Naujo vienpusio tiesiosios grandinės hybri lankstumo apskaičiavimas ir našumo analizė

Anotacija:

Lankstūs vyriai įgijo didelį populiarumą mikroelektromechaninių sistemų (MEMS) srityje. Straipsnyje pristatomas naujas lankstus vyrių tipas, būtent vienpusis tiesiojo apskritimo hibridinis lankstus vyris. Pasitelkime Antrąją Karlo teoremą, siūloma skaičiavimo formulė, skirta žiedinių ir elipsinių hibridinių lanksčių vyrių lankstumo formulei. Išvestinė formulė patvirtinta atliekant baigtinių elementų analizę ir lyginamąją analizę. Išanalizuotas kiekvieno vienašališko hibridinio lanksčiojo vyrio struktūrinio parametro poveikis jo lankstumui. Be to, atliekamas palyginimas su dvipusiu tiesiosios grandinės hibridiniu vyriniu vyruku, kad būtų parodytas aukštesnis sukimosi pajėgumas ir vienašalės konstrukcijos jautrumas apkrovai. Vienašališko hibridinio lanksčių vyrių pasiūlymas pateikia naują kelią inžinerijos programoms, reikalaujančioms kompaktinių konstrukcijų ir didelių poslinkių.

Mikroelektromechaninės technologijos, aviacijos ir kosmoso inžinerijos ir biologinės inžinerijos atsiradimas pabrėžė tradicinių griežtų mechanizmų, vykstančių projektavimo ir naudojimo reikalavimams, apribojimus. Lankstūs mechanizmai suteikia daugybę privalumų, tokių kaip mažas dydis, mechaninės trinties nebuvimas, jokių tarpų ir didelio judesio jautrumo. Tai paskatino juos plačiai naudoti įvairiose disciplinose, įskaitant mašinas, robotiką, kompiuterius, automatinį valdymą ir tikslų matavimą. Pagrindinis lanksčių mechanizmų komponentas yra lankstus vyrias, kuris pašalina prarastą judesį ir mechaninę trintį per elastingą deformaciją ir savęs paruošimo savybes, leidžiančias didesnę poslinkio skiriamąją gebą. Vienos ašies lankstūs vyriai klasifikuojami į įvairias formas, tokias kaip lankas, švino kampas, elipsė, parabolė ir hiperbolė. Tarp jų tiesių ir švino kampų tipai yra plačiai naudojami dėl jų paprastų konstrukcijų. Tačiau tam tikrose programose, kur erdvė yra ribota, vienpusiai lankstūs vyriai tapo pageidaujamu pasirinkimu, nustatant naudingumą tiksliam matavimui ir padėties nustatymui.

Metodai:

Remiantis minėtais tyrimais, šis tyrimas siūlo naujo tipo lanksčią vyrią, vadinamą vienašaliu hibridiniu lanksčiu vyriu, kuris sujungia hibridinių ir vienašalių lanksčių vyrių pranašumus. Šio vyrio lankstumo skaičiavimo formulė yra išvesta remiantis Antra Karlo teorema, o jo veikimas patikrinamas atliekant baigtinių elementų analizę. Tyrime taip pat nagrinėjama įvairių struktūrinių parametrų įtaka vyrio lankstumui.

Rezultatai ir diskusija:

Vienašališkos tiesios apskrities hibridinio vingio lankstumo skaičiavimo formulė rodo, kad lankstumas priklauso tiek nuo medžiagos, tiek iš struktūrinių parametrų. Išvestinė formulė parodo, kad lankstumo parametrai yra atvirkščiai proporcingi vyrio pločiui, o parametrai, tokie kaip tiesus apskritimo spindulys, elipsės pusiau major ašis, pusiau minor ašis ir mažiausias storis taip pat daro įtaką lankstumui. Atliekant analizę pastebima, kad lankstumas mažėja didėjant elipsės pusiau minor ašies, padidėja mažėjant mažiausiam storiui, ir keičiasi netiesiškai su skirtingu storiu. Minimalaus storio įtaka lankstumui yra reikšmingesnė, palyginti su kitais parametrais.

Palyginimas sudarytas tarp vienašališko tiesiojo apskritimo hibridinio lanksčiojo vyrio ir dvipusio krašto tiesiosios grandinės hibridinio lanksčių vyrių, siūlomų ankstesnėje literatūroje. Lankstumas identifikuojamas kaip gyvybiškai svarbiausias lanksčių vyrių savybė, o santykinis lankstumo santykis, žymimas CDDAY, yra įvestas, kad būtų galima palyginti du vyrių dizainus. Analizė atskleidžia, kad vienašalis hibridinis lankstus vyrias pasižymi didesniu sukimosi talpa ir apkrovos jautrumu, palyginti su dvišaliu dizainu. Vienašalio hibridinio lanksčiojo vyrio lankstumas yra maždaug 1,37 karto didesnis nei dvišalio dizaino.

Šis tyrimas pateikia išsamią vienašalės hibridinio lankstų vyrių analizę, novatorišką lanksčią vyrio dizainą, siūlantį kompaktiškas konstrukcijas ir didelius poslinkius. Išvestinė lankstumo skaičiavimo formulė patvirtinama atliekant baigtinių elementų analizę, parodant 8%klaidą. Išanalizuota struktūrinių parametrų įtaka lankstumui, o vyrio minimalus storio storias, identifikuojamas kaip įtakingiausias parametras. Be to, palyginimas su dvišaliu hibridiniu lanksčiu vyriu pabrėžia aukščiausią vienašalės konstrukcijos našumą sukimosi pajėgumo ir apkrovos jautrumo atžvilgiu. Siūlomas vienašalis hibridinis lankstus vyrias atveria naujas galimybes inžineriniam lanksčių vyrių pritaikymui įvairiose pramonės šakose.