Stingruma analīze un plakano elastīgo eņģu vadības mehānisms_hinge zināšanu_ta eksperimentāls tests

Elastīga eņģe ir mehānisks mehānisms, kas kustības un enerģijas pārraidei izmanto atgriezenisku elastīgu materiālu deformāciju. Tas atrod pielietojumus dažādās jomās, piemēram, kosmosā, ražošanā, optikā un bioinženierijā. Pēdējos gados arvien vairāk tiek izmantotas elastīgas eņģes inženiertehnoloģiju jomās, piemēram, mikro pozicionēšanā, mērījumos, optiskajās platformās, mikro pielāgošanas mehānismos un liela mēroga antenas telpas izvietošanas mehānismos.

Elastīgas eņģes galvenā priekšrocība ir tās integrētais dizains, kas ļauj kustēties un enerģijas pārnešanu bez jebkādas pretstatīšanas, berzes, spraugas, troksnis, nodilums un ar augstu kustības jutīgumu. Viens specifisks elastīgas eņģes veids ir plakanā elastīgā eņģe, kas parasti tiek izgatavota, izmantojot parastās lapu atsperes. Plānā elastīgā eņģe piedāvā vienkāršu struktūras montāžu un zemas apstrādes izmaksas, padarot to īpaši piemērotu precizitātes mehāniskai konstrukcijai.

Ir četras parastās elastīgu eņģu virzošo mehānismu strukturālās formas, proti, I tipa, II tips, III tips un IV tips. Šie mehānismi bieži tiek izmantoti augstas precizitātes norādījumiem dažādos lietojumos. Starp tiem I tips ir daļēji taisns apļveida elastīgs eņģu vadības mehānisms, kas pazīstams ar kompakto struktūru un stabilitāti. Tomēr to var pakļauties nogurumam. II tips ir paralēla niedru vada mehānisms ar pastiprinošu plāksni, kas piedāvā vairāk detaļu, bet tam ir samazināta izturība pret nogurumu salīdzinājumā ar I tipu. III tips ir vienkāršāks paralēlais niedru vada mehānisms, bet tam trūkst vispārējās stabilitātes. IV tips, plakanais elastīgais eņģu vadības mehānisms, pārvar I tipa vājās puses un ir stabilāka nekā III tipa. Tam ir liels potenciāls dažādām lietojumprogrammām.

Kaut arī literatūrā ir plaši apspriesti pirmie trīs elastīgo virzošo mehānismu veidi, praksē parasti netiek izmantots plakanais elastīgais eņģu vadības mehānisms (IV tips), un pašreizējā literatūrā trūkst atbilstošas ​​dizaina teorijas. Šī darba mērķis ir novērst šo plaisu, nodrošinot plakanās elastīgās eņģes lieces stingrības teorētisko atvasinājumu un vadošā mehānisma stingrības analīzes formulu. Tas ietver arī eksperimentālu pārbaudi, lai apstiprinātu analītiskās formulas precizitāti.

Planīgās elastīgās eņģes liekšanas stingrība ir iegūta, pamatojoties uz materiāla mehānikas lieces momenta vienādojumu. Tiek analizēta plakanā eņģu daļas struktūra, ņemot vērā izmantotās nerūsējošā tērauda plāksnes izmērus un īpašības. Atvasinātā analītiskā formula nodrošina teorētisku pamatu eņģes stingrības izpratnei.

Lai pārbaudītu analītisko formulu, ir izstrādāts un apstrādāts paralelogrammas rokasgrāmatu mehānismu kopums, kas izmanto plakanas elastīgas eņģes. Eksperimentālā pārbaude tiek veikta, izmantojot atsperes spriegojuma un saspiešanas instrumentu, lai izmērītu mehānisma spēka un pārvietošanas attiecību. Pārbaudes rezultāti tiek salīdzināti ar analītiskās formulas aprēķiniem, un tiek atrasta laba vienošanās, kaut arī ar nelielu relatīvo kļūdu 4,7%. Neatbilstība tiek attiecināta uz faktu, ka analītiskā formula tikai ņem vērā eņģu daļas deformāciju, nevis visu niedru.

Plakanas elastīgā eņģu vadības mehānisma praktiskā pielietošana tiek pierādīta, izstrādājot viendimensiju mērīšanas galvas pret sadursmi CNC pārnesumu mērīšanas centram. Šī ierīce apvieno viendimensionālu TESA zondi, plakanu elastīgu vadības mehānismu un pozīcijas sensoru, lai nodrošinātu zondes drošības aizsardzību.

Noslēgumā šis pētījums nodrošina teorētisku atvasinājumu un eksperimentālu validāciju plakanā elastīgā eņģu vadības mehānisma stīvumam. Analītiskā formula parāda labu precizitāti, kaut arī ar nelielām neatbilstībām formulā veikto vienkāršojumu dēļ. Turpmākajos pētījumos jāapsver visas niedru un citu ietekmējošo faktoru deformācija, lai uzlabotu eņģes stingrības aprēķina precizitāti. Plakanā elastīgā eņģu vadības mehānisma praktiskā pielietošana parāda tā potenciālu dažādiem inženiertehniskiem pielietojumiem.