Истражување за теоретска основа на дизајн оптимизација на флексибилни шарки и флексибилни механизми на телото1

Апстракт: Ова истражување се фокусира на проучување на матрицата на флексибилност на шарките со флексија на флексија со директен зрак. Методот на аналитичка пресметка за деформација во рамнината на шарката е изведен врз основа на теоријата на зрак на конзолата. Воспоставен е аналитички модел на затворена јамка за матрицата за флексибилност и се обезбедува поедноставена формула за пресметување за матрицата на флексибилност при разгледување на аголниот радиус и дебелината на шарката. Покрај тоа, развиен е модел на конечен елемент на шарката за да се провери точноста на аналитичкиот модел. Релативната грешка помеѓу аналитичките и симулационите вредности на параметрите на матрицата на флексибилноста се анализира за различни параметри на структурата на шарките. Резултатите покажуваат дека аналитичкиот модел е точен, а релативните грешки можат да се контролираат во прифатливи граници.

Флексибилните шарки се користат во прецизни уреди заради нивните предности на резолуција на високо движење, без триење и едноставен процес на производство. Овие шарки се потпираат на сопствената еластична деформација за да пренесат или претворат движење, сила или енергија, елиминирајќи ја потребата за цврсти компоненти. Клучните параметри на флексибилната шарка директно влијаат на неговите динамични карактеристики и точноста на позиционирањето на крајната позиција. Претходните истражувања се фокусираа на различни типови флексибилни шарки, но се спроведени ограничени студии на шарки за флексија со заоблена флексија. Овој труд има за цел да го пополни овој истражувачки јаз со проучување на матрицата за флексибилност на ваквите шарки.

1. Флексибилноста на матрицата на исправен зрак заоблени флексибилни шарки:

Флексибилната шарка со заоблена зрак е структура на листови со заоблени агли за да се избегне концентрација на стрес. Геометриските параметри на шарката вклучуваат висина, должина, дебелина и радиус на филе. Аналитички модел на затворена јамка за матрицата на флексибилност на шарката се воспоставува врз основа на добиениот метод на аналитичка пресметка за деформација во рамнината. Параметрите на матрицата на флексибилноста се анализираат за различни параметри на структурата на шарките и се пресметува релативната грешка помеѓу аналитичките и симулационите вредности.

2. Верификација на конечни елементи на матрицата за флексибилност:

За да се потврди точноста на аналитичкиот модел, моделот на конечен елемент на шарката се создава со употреба на софтвер UGNX Nastran. Резултатите од симулацијата на шарката натоварена со единечна сила/момент се споредуваат со аналитичките вредности. Релативната грешка помеѓу аналитичките и симулационите вредности на параметрите на матрицата на флексибилноста се анализира за различни коефициенти на должина на шарката до дебелината (L/T) и аголниот радиус до дебелината (R/T).

2.1 Ефект на L/T врз параметрите на матрицата на флексибилност:

Релативната грешка помеѓу аналитичките и симулационите вредности на параметрите на матрицата на флексибилноста се смета дека е во рамките на 5,5% кога односот L/T е поголем или еднаков на 4. За коефициентите помалку од 4, релативната грешка значително се зголемува како резултат на ограничувањата на претпоставката за витка зрак. Затоа, аналитичкиот модел со затворена јамка е погоден за шарки со поголеми стапки на L/T.

2.2 Ефект на R/T врз параметрите на матрицата на флексибилност:

Релативната грешка помеѓу аналитичките и симулационите вредности на параметрите на матрицата на флексибилноста се зголемува со зголемувањето на односот R/T. За стапки помеѓу 0,1 и 0,5, релативната грешка може да се контролира во рок од 9%. За стапки помеѓу 0,2 и 0,3, релативната грешка може да се контролира во рок од 6,5%.

2.3 Ефект на R/T врз поедноставени параметри на матрицата на флексибилност:

Обезбедени се поедноставени аналитички формули за параметрите на матрицата за флексибилност со оглед на односот R/T. Релативната грешка помеѓу поедноставените аналитички вредности и вредностите на симулацијата се зголемува со зголемување на односот R/T. За стапки помеѓу 0,3 и 0,2, релативната грешка може да се контролира во рок од 9% и 7%, соодветно.

Развиениот аналитички модел на затворена јамка на матрицата за флексибилност за шарки со флексија на флексија со директен зрак обезбедува теоретска основа за дизајнирање и оптимизација на флексибилни шарки и механизми. Точноста на моделот се потврдува преку симулации на конечни елементи, а релативните грешки се во прифатливи граници за различни параметри на структурата на шарките. Ова истражување придонесува за разбирање и примена на шарки за флексија на флексија со директен зрак во различни уреди за прецизност.