Пресметка на флексибилност и анализа на перформанси на нов едностран хибрит-елипс-елипс

Апстракт:

Флексибилните шарки се здобија со значителна популарност во областа на микро-електротеханички системи (МЕМС). Овој труд воведува нов вид флексибилна шарка, имено еднострана хибридна флексибилна шарка со директен круг. Искористување на втората теорема на Карл, се предлага пресметковна формула за флексибилност на кружни и елипсовидни хибридни флексибилни шарки. Добиената формула се потврдува преку анализа на конечни елементи и компаративна анализа. Се анализира влијанието на секој структурен параметар на едностраната хибридна флексибилна шарка врз неговата флексибилност. Понатаму, се прави споредба со двострана хибридна флексибилна шарка со директно опкружување за да се демонстрира супериорниот капацитет на ротација и чувствителноста на оптоварување на едностран дизајн. Предлогот за еднострани хибридни флексибилни шарки претставува нова авенија за инженерски апликации за кои се потребни компактни структури и големи поместувања.

Доаѓањето на микро-електротеханичка технологија, воздушно инженерство и биолошко инженерство ги истакна ограничувањата на традиционалните цврсти механизми во исполнувањето на дизајнот и барањата за употреба. Флексибилните механизми нудат бројни предности како што се мала големина, отсуство на механичко триење, без празнини и чувствителност на високо движење. Ова доведе до нивна широка употреба во разни дисциплини, вклучувајќи машини, роботика, компјутери, автоматска контрола и прецизно мерење. Клучна компонента на флексибилните механизми е флексибилната шарка, која ги елиминира изгубеното движење и механичкото триење преку еластична деформација и својства за само-закрепнување, овозможувајќи повисоки резолуции на поместување. Флексибилните шарки со единечна оска се класифицираат во различни форми, како што се лак, агол на олово, елипса, парабола и хипербола. Меѓу нив, типовите на агол на агол и олово се широко користени заради нивните едноставни структури. Како и да е, во одредени апликации каде просторот е ограничен, еднострани флексибилни шарки се појавија како најпосакуван избор, наоѓајќи алатка во прецизно мерење и позиционирање.

Методи:

Земајќи врз споменатото истражување, оваа студија предлага нов вид флексибилна шарка наречена еднострана хибридна флексибилна шарка, која ги комбинира предностите на хибридни и еднострани флексибилни шарки. Формулата за пресметување на флексибилноста за оваа шарка е изведена врз основа на втората теорема на Карл, а неговите перформанси се потврдени преку анализа на конечни елементи. Студијата исто така го испитува влијанието на различните структурни параметри врз флексибилноста на шарката.

Резултати и дискусија:

Формулата за пресметување на флексибилноста за едностраната хибридна флексибилна шарка со директно опкружување укажува на тоа дека флексибилноста зависи од материјалните и од структурните параметри. Добиената формула покажува дека параметрите на флексибилноста се обратно пропорционални со ширината на шарката, додека параметрите како што се радиусот со директен круг, полу-главната оска на Елипса, полу-убиствената оска и минималната дебелина, исто така, влијаат и на флексибилноста. Преку анализата, се забележува дека флексибилноста се намалува со зголемување на полу-минорската оска на елипсата, се зголемува со намалување на минималната дебелина и се менува нелинеарно со различна дебелина. Влијанието на минимална дебелина врз флексибилноста се смета дека е позначајно во споредба со другите параметри.

Споредбата е нацртана помеѓу едностраната хибридна флексибилна шарка со директно опкружување и двострана хибридна флексибилна шарка со директен круг, предложена во претходната литература. Флексибилноста е идентификувана како највитална карактеристика на флексибилните шарки, а релативниот сооднос на флексибилност, означен како CDay, е воведен за да се споредат двата дизајни на шарки. Анализата открива дека едностраната хибридна флексибилна шарка покажува поголем капацитет на ротација и чувствителност на оптоварување во споредба со билатералниот дизајн. Флексибилноста на едностраната хибридна флексибилна шарка е приближно 1,37 пати поголема од онаа на билатералниот дизајн.

Оваа студија претставува сеопфатна анализа на едностраната хибридна флексибилна шарка, иновативен флексибилен дизајн на шарки кој нуди компактни структури и големи поместувања. Формулата за пресметување на добиената флексибилност се потврдува преку анализа на конечни елементи, покажувајќи грешка во рок од 8%. Влијанието на структурните параметри врз флексибилноста се анализира, со минимална дебелина на шарката идентификувана како највлијателна параметар. Понатаму, споредбата со билатералната хибридна флексибилна шарка ги истакнува супериорните перформанси на едностраниот дизајн во однос на капацитетот на ротација и чувствителноста на оптоварувањето. Предложената еднострана хибридна флексибилна шарка отвора нови можности за инженерска примена на флексибилни шарки во разни индустрии.