新しいシングル面ストレートサークルエリプスハイブリの柔軟性の計算とパフォーマンス分析
抽象的な：
柔軟なヒンジは、マイクロエレクトロメカニカルシステム（MEMS）の分野で大きな人気を博しています。 このペーパーでは、新しいタイプの柔軟なヒンジ、すなわち片面直線輪ヨリ型ハイブリッドフレキシブルヒンジを紹介します。 カールの第2定理を活用し、円形および楕円形のハイブリッド柔軟なヒンジの柔軟性のための計算式が提案されています。 導出された式は、有限要素分析と比較分析によって検証されます。 片側ハイブリッドの柔軟なヒンジの各構造パラメーターの柔軟性に対する影響を分析します。 さらに、一方的な設計の優れた回転能力と負荷感度を示すために、両面ストレートサークルエリプスハイブリッド柔軟なヒンジと比較が行われます。 一方的なハイブリッドフレキシブルヒンジの提案は、コンパクトな構造と大きな変位を必要とするエンジニアリングアプリケーションのための新しい手段を提示します。
マイクロエレクトロメカニカルテクノロジー、航空宇宙工学、および生物工学の出現により、設計と使用法の要件を満たす際の従来の厳格なメカニズムの限界が強調されています。 柔軟なメカニズムは、サイズが小さい、機械的摩擦の欠如、ギャップなし、高運動感度など、多くの利点を提供します。 これにより、機械、ロボット工学、コンピューター、自動制御、精密測定など、さまざまな分野での広範な使用が行われました。 柔軟なメカニズムの重要な要素は、柔軟なヒンジであり、弾性変形と自己回復特性を介して失われた動きと機械的摩擦を排除し、より高い変位解像度を可能にします。 単軸の柔軟なヒンジは、アーク、鉛角、楕円、放物線、双曲線などのさまざまな形状に分類されます。 その中でも、単純な構造により、直線ラウンドおよびリード角タイプが広く使用されています。 ただし、スペースが制限されている特定のアプリケーションでは、片面柔軟なヒンジが好ましい選択として浮上し、精度の測定と位置付けの有用性を見つけます。
方法：
前述の研究に基づいて、この研究では、ハイブリッドと片側の柔軟なヒンジの利点を組み合わせた、一方的なハイブリッドフレキシブルヒンジと呼ばれる新しいタイプの柔軟なヒンジを提案しています。 このヒンジの柔軟性計算式は、カールの第2定理に基づいて導出され、そのパフォーマンスは有限要素分析によって検証されます。 この研究では、ヒンジの柔軟性に対するさまざまな構造パラメーターの影響も調べます。
結果と考察：
一方的な直線式エリプスハイブリッドフレキシブルヒンジの柔軟性計算式は、柔軟性が材料パラメーターと構造パラメーターの両方に依存していることを示しています。 導出された式は、柔軟性パラメーターがヒンジの幅に反比例することを示していますが、直線循環半径、楕円半軸軸、半ミノール軸、最小厚さなどのパラメーターも柔軟性に影響します。 分析を通じて、楕円の半ミノール軸の増加とともに柔軟性が低下し、最小厚さの減少とともに増加し、厚さが変化すると非線形に変化することが観察されます。 柔軟性に対する最小厚さの影響は、他のパラメーターと比較してより重要であることがわかります。
一方的な直線的な回路 - エリプスハイブリッドフレキシブルヒンジと、以前の文献で提案されている両面直線式伸びハイブリッド柔軟なヒンジとの比較が描かれています。 柔軟性は、柔軟なヒンジの最も重要な特性として識別され、CDAYとして示される相対的な柔軟性比が2つのヒンジデザインを比較するために導入されています。 分析は、一方的なハイブリッドの柔軟なヒンジが、両側設計と比較して、より大きな回転能力と負荷感度を示すことを明らかにしています。 片側ハイブリッドの柔軟なヒンジの柔軟性は、二国間設計の柔軟性よりも約1.37倍高くなっています。
この研究では、コンパクトな構造と大きな変位を提供する革新的な柔軟なヒンジデザインである片側ハイブリッド柔軟なヒンジの包括的な分析を提示します。 派生した柔軟性計算式は、有限要素分析を通じて検証され、8％以内のエラーが示されます。 柔軟性に対する構造パラメーターの影響が分析され、ヒンジの最小厚さが最も影響力のあるパラメーターとして識別されます。 さらに、両側ハイブリッドの柔軟なヒンジとの比較は、回転能力と負荷感度の観点から一方的な設計の優れた性能を強調しています。 提案されている一方的なハイブリッドフレキシブルヒンジは、さまざまな産業における柔軟なヒンジのエンジニアリングアプリケーションの新しい可能性を開きます。
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