Апстракт:
Флексибилните шарки играат клучна улога во областа на микро-електромеханички системи (MEMS). Овој труд воведува нов вид флексибилна шарка наречена еднострана хибридна флексибилна шарка со директен круг. Флексибилноста на оваа шарка се пресметува со употреба на втората теорема на Карл, а резултатите се потврдуваат преку анализа на конечни елементи. Структурните параметри на шарката се анализираат за да се утврди нивното влијание врз неговата флексибилност. Споредба е направена и помеѓу еднострани и двострани хибридни флексибилни шарки со директно опкружување и се заклучува дека едностраната шарка нуди подобар капацитет на ротација и чувствителност на оптоварување. Севкупно, едностраната хибридна флексибилна шарка обезбедува ветувачко решение за компактни и високо раселување апликации во инженерството.
Во полето брзо се развива на микро-електротеханичка технологија, воздушната и биолошката инженеринг, традиционалните цврсти механизми веќе не се доволни за да се исполнат барањата за дизајн и употреба. Флексибилните механизми, со нивната мала големина, отсуство на механичко триење и празнини и чувствителност на високо движење, добија значителна влечење во различни дисциплини, вклучувајќи машини, роботика, компјутери, автоматска контрола и прецизно мерење. Клучна компонента на флексибилните механизми е флексибилната шарка, која користи еластична деформација и својства за само-закрепнување за да се елиминира изгубеното движење и механичкото триење, а со тоа да се постигне поголема резолуција на поместување. Флексибилните шарки со единечна оска може да се класифицираат врз основа на нивните форми на пресек, како што се лак, агол на олово, елипса, парабола и типови хипербола. Меѓу нив, шарките на аголот на директен и олово се користат широко користени заради нивните едноставни структури. Како и да е, во некои случаи кога просторот е ограничен, потребата од компактни структури доведе до појава на еднострани флексибилни шарки, кои пронајдоа широки апликации во прецизно мерење и позиционирање. Градејќи ги предностите на хибридни и еднострани флексибилни шарки, овој труд предлага еднострана хибридна флексибилна шарка, која нуди нов пристап кон инженерската примена на флексибилни шарки со компактни структури и големи поместувања.
Пресметка на флексибилност на едностраната хибридна флексибилна шарка со директно опкружување:
Едностраната хибридна флексибилна шарка со директен круг, опфаќа половина од едностраната шарка со директен круг и половина од ептилетална елипсовидна шарка. Неговите геометриски параметри вклучуваат ширина на шарки (Б), минимална дебелина (Т), радиус со директен круг (Р), должина на шарки (Л), главна оска на елипсата (М) и полу-минир оска на елипсата (Н). Анализата на флексибилната шарка се заснова на претпоставката за мал деформиран зрак на конзола, со фиксирана и деформација на свиткување, предизвикана од сила и момент. Влијанието на аксијалното оптоварување се смета, додека ефектите од стрижење и торзијата се запоставени. Според втората теорема на касетата, може да се утврди врската помеѓу деформацијата на шарката во точката 1 и применетата оптовареност. Формулата за пресметување на флексибилноста е изведена врз основа на оваа врска и координатите на пресекот на шарката. Преку интегрални пресметки, може да се добие флексибилност на едностраната хибридна шарка со директен круг-елипса.
Пример пресметка и верификација на конечни елементи:
Пример пресметка се изведува со употреба на изведената формула за пресметување на флексибилност за различни вредности на полу-минорската оска (N) на елипсата. Резултатите се споредуваат со резултатите од анализата на конечните елементи (FEA) за да се провери точноста на формулата. Грешката помеѓу двете групи на резултати се смета дека е помала од 8%, потврдувајќи ја валидноста на формулата за пресметување на флексибилноста.
Анализа на перформансите на еднострана хибридна флексибилна шарка со директно опкружување:
Флексибилноста на шарката е под влијание на неговите материјални и структурни параметри. Формулата за пресметување на флексибилноста открива дека еластичниот модул (Е) е обратно пропорционален со ширината на шарката (Б). Другите параметри, како што се радиусот со директен круг (R), полу-главната оска на елипсата (М), полу-минорната оска на елипсата (N) и минималната дебелина (T), исто така влијаат на флексибилноста. Анализата на формулата за пресметување на флексибилноста покажува дека неговите параметри се најчувствителни на промените во минималната дебелина (Т) на шарката.
Споредба на перформансите со билатерална хибридна флексибилна шарка со директен круг:
Едностраната хибридна флексибилна шарка со директен круг-елипса се споредува со двострана хибридна флексибилна шарка со директен круг, предложена во литературата. Соодносот на флексибилност се користи како индекс на перформанси, дефиниран како однос на еднострана флексибилност на билатералната флексибилност. Резултатите покажуваат дека едностраната хибридна флексибилна шарка нуди подобар капацитет на ротација и чувствителност на оптоварување во споредба со билатералната хибридна шарка.
Предлогот за нов вид флексибилна шарка, еднострана хибридна флексибилна шарка, носи нови можности за инженерски апликации за кои се потребни компактни структури и големи поместувања. Формулата за пресметување на флексибилноста е изведена врз основа на втората теорема на Карл и потврдена преку анализа на конечни елементи. Структурните параметри на шарката се смета дека влијаат врз нејзината флексибилност, при што минималната дебелина има најзначајно влијание. Едностраната хибридна флексибилна шарка изведува подобро од билатералната хибридна шарка во однос на капацитетот на ротација и чувствителноста на оптоварување. Севкупно, едностраната хибридна флексибилна шарка нуди ветувачки изгледи за разни инженерски апликации.
Тел: +86-13929891220
Телефон: +86-13929891220
Whatsapp: +86-13929891220
Е-пошта: tallsenhardware@tallsen.com