Model kinematik dan penyelidikan prestasi sifar kekakuan silang reed fleksibel hinge_hinge pengetahuan

Mekanisme yang fleksibel adalah konsep terobosan dalam bidang mekanik, kerana ia menggunakan ubah bentuk elastik bahan untuk menghantar gerakan, daya, atau tenaga. Mekanisme ini telah mendapat populariti dalam pelbagai industri, termasuk kedudukan ketepatan, pemprosesan MEMS, dan aeroangkasa, kerana banyak kelebihannya seperti geseran sifar, operasi lancar, penyelenggaraan mudah, resolusi tinggi, dan keupayaan pemprosesan bersepadu.

Walau bagaimanapun, mekanisme tegar tradisional masih menguasai pasaran kerana batasan tertentu mekanisme fleksibel. Salah satu batasan ini adalah kekakuan positif yang berlaku dalam arah fungsional semasa tindakan mekanisme. Kekakuan positif ini memerlukan daya penggerak yang lebih besar dan keperluan yang ketat pada pemandu, yang akhirnya mengurangkan kecekapan pemindahan tenaga. Kekurangan ini telah menghalang aplikasi yang lebih luas dari mekanisme yang fleksibel.

Untuk mengatasi kesan buruk kekakuan positif, banyak ulama telah memperkenalkan konsep kekakuan sifar ke dalam mekanisme yang fleksibel. Dengan bijak menggunakan kekakuan negatif untuk mengimbangi kekakuan positif, satu mekanisme dengan kekakuan sifar dapat dicapai. Sistem sedemikian, yang juga dikenali sebagai mekanisme keseimbangan statik yang fleksibel, boleh mencapai keadaan keseimbangan statik di mana -mana titik dalam pelbagai gerakan. Mekanisme jenis ini menawarkan beberapa kelebihan, termasuk prestasi penghantaran daya yang sangat baik, keupayaan untuk beroperasi dengan daya penggerak yang lebih kecil, dan kecekapan penghantaran tenaga yang tinggi. Akibatnya, tumpuan penyelidikan dalam bidang mekanisme keseimbangan statik fleksibel telah terutamanya pada mikro-fleksibel mikro.

Di antara pelbagai komponen mekanisme fleksibel, engsel fleksibel telah mendapat perhatian yang ketara kerana ciri -ciri luar biasa mereka. Perjalanan relatif engsel fleksibel silang silang umum adalah agak pendek, menjadikannya sangat berharga untuk pelbagai aplikasi. Akibatnya, engsel fleksibel sifar berdasarkan reka bentuk ini telah menjadi pilihan pilihan untuk membina mekanisme keseimbangan statik fleksibel yang kompleks, menjadikan penyelidikannya sangat penting.

Untuk mencapai ciri -ciri kekakuan sifar dalam engsel fleksibel, adalah perlu untuk mengimbangi kekakuan positif kilasan dengan kekakuan negatif putaran. Dalam hal ini, model kekakuan negatif putaran telah dibangunkan. Model ini melibatkan penggunaan daun daun yang terdiri daripada dua buluh bertindih, satu tetap dan yang lain percuma. Apabila ubah bentuk akhir pembukaan agak kecil berbanding dengan panjang buluh, musim bunga mempamerkan garis lurus yang baik dan boleh dianalisis sebagai musim bunga sifar.

Analisis model kekakuan negatif putaran menganggap tork yang dikenakan oleh dua mata air pada titik tertentu dalam sistem. Berdasarkan undang -undang sinus segi tiga, tork boleh dinyatakan secara matematik. Dengan menggabungkan tork ini, jumlah tork yang dikenakan pada titik boleh ditentukan. Analisis ini mendedahkan bahawa apabila sudut putaran kurang daripada 90 darjah, mata air menimbulkan tork ke arah yang sama dengan sudut putaran, dengan itu mewujudkan kekakuan negatif putaran.

Untuk menubuhkan model engsel fleksibel sifar yang tepat, adalah penting untuk menganalisis sifat-sifat mekanik engsel fleksibel silang yang umum. Analisis ini menganggap pelbagai faktor seperti pengaruh daya radial dan beban kilasan tulen pada kekakuan kilasan engsel. Dengan memahami faktor -faktor ini, kekakuan torsional tanpa dimensi engsel dapat dikira. Model konseptual engsel fleksibel sifar-ketegangan kemudian dapat diperoleh dengan menggantikan pasangan pusingan dan baki mata air dalam model kekakuan negatif putaran. Model konseptual ini adalah simetri, yang membolehkan analisis giliran berlawanan arah platform bergerak.

Untuk mengesahkan ketepatan model teoritis, analisis elemen terhingga menggunakan perisian ANSYS dijalankan. Analisis ini melibatkan mensimulasikan dan menganalisis ciri-ciri sudut putaran momen engsel fleksibel sifar. Hasilnya kemudian dibandingkan dengan pengiraan teoritis. Simulasi dilakukan pada engsel dengan parameter yang berbeza, dan kekakuan spring keseimbangan secara beransur -ansur diselaraskan sehingga kekakuan engsel dikurangkan menjadi sifar. Dengan membandingkan hasil simulasi dan pengiraan teoritis, ia mengesahkan bahawa model teoretikal dengan tepat mewakili tingkah laku engsel fleksibel sifar.

Selain itu, kemungkinan menggunakan mata air daun sebagai mata air keseimbangan dalam sifar-ketegangan fleksibel engsel diterokai. Model elemen terhingga ditubuhkan untuk tujuan ini, dan hasil simulasi dibandingkan dengan yang diperoleh menggunakan elemen Combine14. Keputusan sekali lagi mengesahkan ketepatan dan kebolehpercayaan model teoritis.

Kesimpulannya, penggunaan kekakuan negatif putaran untuk mengimbangi kekakuan positif dalam engsel fleksibel membolehkan penciptaan sistem engsel fleksibel sifar. Sistem ini menawarkan banyak kelebihan, termasuk tork memandu yang dikurangkan, prestasi penghantaran daya yang lebih baik, dan peningkatan kecekapan penggunaan tenaga. Dua kaedah keseimbangan yang berbeza, iaitu mata air ganda dan mata air keseimbangan tunggal, dianalisis, dan keadaan keseimbangan statik mereka ditentukan. Keputusan teoritis kemudiannya disahkan melalui analisis elemen terhingga. Kajian ini mengesahkan bahawa kaedah Spring Balance Double sesuai untuk senario di mana daya radial tidak menjejaskan kekakuan engsel, manakala model Spring Balance tunggal mempunyai pelbagai aplikasi yang lebih luas. Walau bagaimanapun, kekompakan ruang paksi model kedua agak dikompromi, memerlukan pertimbangan yang komprehensif semasa reka bentuk struktur. Secara keseluruhannya, penyelidikan mengenai sifar-ketegangan fleksibel engsel dan aplikasi mereka mempunyai kepentingan penting dalam memajukan bidang mekanisme fleksibel.