שיטת אלמנט סופית תכנון וניתוח ביצועים של HINGE_HENGE גמיש חדש בזווית גדולה

תקציר: פיתוח צירים גמישים עם עיוות גדול, לחץ קטן וסחף מרכזי קטן תמיד היה בעיה מאתגרת בתחום מחקר ציר גמיש. מאמר זה מציג תכנון חדשני של ציר גמיש עם מבנה בצורת V, תורת העל, ושיטת פריסה סימטרית, בהשראת ציר גמיש זר מסוים. מחקר רעיוני נערך כדי לתכנן ציר גמיש זה, להקים מודל מתמטי ולנתח את ביצועיו. ניתוח שיטת אלמנטים סופיים הדגים כי שיטת התכנון הגבירה את הגמישות של הציר על ידי הארכת הקטע, הפחיתה את הסחף המרכזי שלה ואת הלחץ המרבי שלה, וכתוצאה מכך זווית סיבוב מקסימאלית של כ- 16 °, סחף מרכזי מקסימאלי של 3.557 מיקרומטר, ולחץ מקסימאלי של 499.8 MPa, העומד בדרישות התכנון הראשוניות. תוצאות אלה מאשרות את הערך המעשי של הציר.

נכון לעכשיו, חיישני מרחוק אופטיים בחלל מאמצים בעיקר את שיטת השחבור המפוארת TDICCD כדי להשיג מערכים ארוכים. עם זאת, שיטה זו חסרה פיצוי תנועת תמונה, מה שמוביל להפחתה משמעותית ברזולוציית הדימוי. לכן, פיצוי תנועת תמונה נחוץ. פיצוי תנועת תמונה מכנית ופיצוי אלקטרוני הם שתי השיטות הנפוצות. מאמר זה מתמקד בשליטה בזמן אמת בסיבוב של מכשיר TDICCD כדי להשיג פיצוי תנועת תמונה. מנגנוני סיבוב רגילים אינם מסוגלים לעמוד בדרישות הדיוק במרחב, ומחייבים פיתוח צירים גמישים ללא פער, ללא חיכוך, ללא שימון ורזולוציה גבוהה. הציר שפותח במאמר זה מבוסס על עיצוב מצלמה ספציפי, הדורש זווית סיבוב של 6-8 מעלות, סחף מרכז לא יעלה על 10 מיקרומטר, ומידות בתוך 40 מ"מ × 60 מ"מ.

עיצוב ציר גמיש:

מוצגים מספר עיצובים ציר גמישים טיפוסיים, כולל הציר הגמיש המדהים, הציר הגמיש עם צינור מפוצל וציר גמיש חופשי. בעוד צירים אלה מראים גמישות טובה ומגוון גדול של זוויות סיבוב, הם סובלים מסחף מרכזי משמעותי כאשר הם נתונים לכוחות חיצוניים. המאפיין הנפוץ של צירים אלה הוא השימוש בקנים מרובים לעיוות, השגת עיוות מרוכז באמצעות גמישות מבוזרת. עם זאת, קשה להבטיח את היציבות המבנית של תצורות מרובות-רייד בסביבת החלל. לפיכך מודגש הצורך במחקר נוסף ליישום רכיבים אלה על המרחב. כדי לטפל בסוגיות אלה, מוצע תכנון ציר גמיש חדש של פרפר, הכולל עיצוב בצורת V ומבנה סימטרי, בהשראת הציר הגמיש מסוג הגלגלים.

ניתוח ציר גמיש של פרפרים:

המודל הגיאומטרי של הציר הגמיש של הפרפר מנותח בשיטת האלמנט הסופי. הציר מורכב מצירים קשורים זה לזה עם תכנון בצורת V, ומאפשר אורך מוגבר של היחידה הגמישה מבלי לפגוע בעובי. הניתוח מדגים כי התכנון מפחית למעשה את הלחץ על ידי הפצת הכוח על פני ארבעה חלקים ויישום קיזוז וקטור כדי למזער את הסחף המרכזי. הלחץ המרבי הוא כ- 499.8 MPa, בטווח הלחץ המותר של החומר שנבחר. הציר משיג זווית סיבוב של 8 ° וסחף מרכזי של 3.557 מיקרומטר, העומד בדרישות העיצוב. הקשר בין הרדיוס לסחף המרכזי נחקר גם הוא, כאשר רדיוס 17 מ"מ נחשב אופטימלי לעיצוב הציר. בנוסף, הניתוח חושף קשר לינארי בין כוח לעקירה, ומאפשר שליטה מדויקת בזווית הסיבוב.

לסיכום, סוג חדש של ציר גמיש בזווית גדולה מתוכנן בשיטת האלמנט הסופי, וביצועיו מנותחים. העיצוב המוצע בצורת V, תיאוריית הסופרפוזיציה והפריסה הסימטרית גורמים לגמישות מוגברת, הפחתת הסחף המרכזי והלחץ. הציר משיג זווית סיבוב מקסימאלית של 16 °, סחף מרכזי מקסימלי של 3.557 מיקרומטר, ולחץ מקסימלי של 499.8 מגה -פ"ס, עומד בדרישות העיצוב. הניתוח של יחסי הכוח-עקירה מאשר עוד יותר את האלסטיות הליניארית המצוינת של הציר. בסך הכל, הציר המפותח מציג ערך מעשי וניתן ליישם אותו בתרחישים שונים, כמו טקסי פתיחה, תערוכות עסקיות ומבצעי מוצרים.