Истражување за теоретска основа на дизајн оптимизација на флексибилни шарки и флексибилни механизми на телото

Проширено

Флексибилните шарки добија значително внимание во прецизните уреди заради нивната способност да пренесат движење или енергија преку еластична деформација наместо цврсти компоненти. Во споредба со традиционалните шарки за движење, флексибилните шарки нудат предности како што се резолуција со високо движење, без триење, без подмачкување и едноставен процес на производство. Тие се широко користени во различни уреди за прецизност, вклучително и објективни леќи за проекција на литографија, работни мрежи на силиконски нафори, микроскопи за електронско скенирање, вселенски оптички далечински сензори и прецизност и ултра-прецизна обработка. Клучните параметри на во согласност со механизмите, како флексибилни шарки, директно влијаат на динамичните карактеристики и точноста на позиционирањето на крајот. Затоа, спроведено е широко истражување за да се разбере флексибилноста на флексибилните шарки. Овој труд има за цел да ја проучи матрицата на флексибилноста на шарките со флексија на флексија, да ги анализира неговите параметри и да обезбеди теоретска основа за нивниот дизајн и оптимизација.

Флексибилноста на матрицата со заокружени шарки за флексија со директно зрак:

Заокружената шарка на флексија со директно зрак се состои од структура на листови со исправен зрак со заоблени агли на краевите на шарките за да се избегне концентрацијата на стресот. Главните геометриски параметри вклучуваат висина на шарки (H), должина на шарки (L), дебелина на шарки (T) и радиус на филе на филе (R). За да се анализира деформацијата во рамнината на шарката, изведен е метод за аналитичка пресметка заснован на теоријата на зракот на конзолата. Овој метод воспоставува аналитички модел на затворена јамка за матрицата за флексибилност во рамките на флексибилната шарка. Покрај тоа, се дава поедноставена формула за пресметување за матрицата на флексибилност кога се дава односот на радиусот на аголот на шарката со дебелина (R/T).

Верификација на конечни елементи:

За да се потврди изведената аналитичка формула, се воспоставува модел на конечен елемент на шарката за флексија со заоблена флексија со софтвер UGNX Nastran софтвер. Резултатите од симулацијата на моделот на конечен елемент се споредуваат со аналитичките вредности на параметрите на матрицата на флексибилноста. Релативната грешка помеѓу двете се анализира за различни варијации во структурните параметри на шарката, како што е односот на должината на шарката до дебелината (L/T) и односот на радиусот на аголот на шарките со дебелината (R/T).

Резултати:

Анализата покажува дека за односите L/T поголеми или еднакви на 4, релативната грешка помеѓу аналитичките и симулираните вредности на матрицата за флексибилност е во рамките на 5,5%. Како и да е, за односот L/T помал од 4, релативната грешка е релативно голема заради неможноста да се поедностави зракот на конзолата во витка зрак. Ова укажува на тоа дека аналитичкиот модел на затворена јамка е посоодветен за големи случаи на L/T.

Во однос на односот R/T, анализата открива дека кога 0,1 ≤ r/t ≤ 0,5, релативната грешка помеѓу аналитичките и симулираните вредности може да се контролира во рок од 9%. Покрај тоа, кога 0,2 ≤ r/t ≤ 0,3, релативната грешка може да се контролира во рок од 6,5%. Овие наоди ја покажуваат точноста и применливоста на аналитичкиот модел на затворена јамка за матрицата за флексибилност.

Аналитичкиот модел на затворена јамка развиен во оваа студија дава теоретска основа за дизајнирање и оптимизација на шарки за флексија со заоблена флексија. Анализата покажа дека моделот може точно да ги предвиди параметрите на матрицата на флексибилноста кога се разгледуваат варијациите во должината на шарката, дебелината и радиусот на аголот. Овие наоди ќе придонесат за унапредување на механизмите во согласност и нивните апликации во прецизни уреди.