Jauna vienpusēja taisna apļa-elipses hybri elastības aprēķins un veiktspējas analīze

Abstrakts:

Elastīgas eņģes ir ieguvušas ievērojamu popularitāti mikroelektromehānisko sistēmu (MEMS) jomā. Šis raksts iepazīstina ar jaunu elastīgu eņģu veidu, proti, vienpusēju taisna apļa-elipses hibrīda elastīgo eņģi. Piesaistot Kārļa otro teorēmu, tiek ierosināta skaitļošanas formula apļveida un elipsveida hibrīda elastīgu eņģu elastībai. Atvasinātā formula ir apstiprināta, izmantojot galīgo elementu analīzi un salīdzinošo analīzi. Tiek analizēta katra vienpusējās hibrīda elastīgās eņģes strukturālā parametra ietekme uz tā elastību. Turklāt tiek veikts salīdzinājums ar divpusēju taisna apļa-elipses hibrīda elastīgu eņģi, lai parādītu vienpusējā dizaina augstāko rotācijas spēju un slodzes jutīgumu. Vienpusējo hibrīda elastīgo eņģu priekšlikums parāda jaunu avēniju inženiertehniskajiem lietojumiem, kuriem nepieciešama kompakta struktūra un lieli pārvietojumi.

Mikroelektromehānisko tehnoloģiju, kosmiskās inženierijas un bioloģiskās inženierijas parādīšanās ir uzsvērusi tradicionālo stingro mehānismu ierobežojumus projektēšanas un lietošanas prasību izpildē. Elastīgi mehānismi piedāvā daudzas priekšrocības, piemēram, nelielu izmēru, mehāniskās berzes neesamību, bez spraugām un augstu kustības jutīgumu. Tas ir novedis pie viņu plašas izmantošanas dažādās disciplīnās, ieskaitot mašīnas, robotiku, datorus, automātisko vadību un precizitātes mērīšanu. Elastīgo mehānismu galvenā sastāvdaļa ir elastīgā eņģe, kas novērš zaudēto kustību un mehānisko berzi, izmantojot elastīgas deformācijas un pašas atjaunošanas īpašības, ļaujot lielākām pārvietošanās izšķirtspējām. Vienas ass elastīgās eņģes tiek klasificētas dažādās formās, piemēram, lokā, svina leņķī, elipsē, parabolā un hiperbolā. Starp tiem tiešās un svina leņķa tipi tiek plaši izmantoti to vienkāršo struktūru dēļ. Tomēr dažās lietojumprogrammās, kur telpa ir ierobežota, kā vēlamā izvēle ir parādījušās vienpusējas elastīgas eņģes, atrašana precizitātes mērīšanā un pozicionēšanā.

Metodes:

Balstoties uz iepriekšminēto pētījumu, šis pētījums ierosina jauna veida elastīgu eņģi, ko sauc par vienpusēju hibrīda elastīgu eņģi, kas apvieno hibrīdu un vienpusējas elastīgu eņģu priekšrocības. Šīs eņģes elastības aprēķina formula ir iegūta, pamatojoties uz Kārļa otro teorēmu, un tās veiktspēja tiek pārbaudīta, izmantojot galīgo elementu analīzi. Pētījumā arī apskatīta dažādu strukturālo parametru ietekme uz eņģes elastīgumu.

Rezultāti un diskusija:

Elastības aprēķināšanas formula vienpusējam taisna apļa elipse hibrīda elastīgai eņģei norāda, ka elastība ir atkarīga gan no materiāla, gan strukturālajiem parametriem. Atvasinātā formula parāda, ka elastības parametri ir apgriezti proporcionāli eņģes platumam, savukārt parametri, piemēram, taisna apļa rādiuss, elipse daļēji major ass, daļēji minororas ass un minimālais biezums arī ietekmē elastību. Analīzes laikā tiek novērots, ka elastība samazinās, palielinoties elipses pusminoras asij, palielinās, samazinoties minimālajam biezumam un mainoties ar atšķirīgu biezumu. Tiek atzīts, ka minimālā biezuma ietekme uz elastību ir nozīmīgāka salīdzinājumā ar citiem parametriem.

Tiek veikts salīdzinājums starp vienpusējo taisna apļa-elipses hibrīda elastīgo eņģi un divpusējo taisna apļa-elipses hibrīda elastīgo eņģi, kas ierosināta iepriekšējā literatūrā. Elastība tiek identificēta kā vissvarīgākā elastīgo eņģu īpašība, un, lai salīdzinātu divus eņģu dizainus, tiek ieviesta relatīvā elastības koeficients, kas apzīmēts kā cday. Analīze atklāj, ka vienpusējā hibrīda elastīgā eņģe uzrāda lielāku rotācijas spēju un slodzes jutīgumu salīdzinājumā ar divpusējo dizainu. Vienpusējās hibrīda elastīgās eņģes elastība ir aptuveni 1,37 reizes lielāka nekā divpusējā dizainā.

Šis pētījums sniedz visaptverošu vienpusējās hibrīda elastīgās eņģes analīzi - inovatīvu elastīgu eņģu dizainu, kas piedāvā kompaktas struktūras un lielus pārvietojumus. Atvasinātā elastības aprēķina formula tiek apstiprināta, izmantojot galīgo elementu analīzi, parādot kļūdu 8%robežās. Tiek analizēta strukturālo parametru ietekme uz elastību, un eņģes minimālais biezums ir identificēts kā visietekmīgākais parametrs. Turklāt salīdzinājums ar divpusējo hibrīda elastīgo eņģi izceļ vienpusējā dizaina augstāku veiktspēju rotācijas spējas un slodzes jutības ziņā. Ierosinātā vienpusējā hibrīda elastīgā eņģe paver jaunas iespējas elastīgu eņģu lietošanai dažādās nozarēs.