Penyelidikan asas teori pengoptimuman reka bentuk engsel fleksibel dan mekanisme badan yang fleksibel1

Abstrak: Penyelidikan ini memberi tumpuan kepada mengkaji matriks fleksibiliti lurus lurus bulat flexure engsel. Kaedah pengiraan analisis untuk ubah bentuk dalam pesawat engsel diperolehi berdasarkan teori rasuk cantilever. Model analisis gelung tertutup untuk matriks fleksibiliti ditubuhkan, dan formula pengiraan yang mudah untuk matriks fleksibiliti disediakan apabila mempertimbangkan jejari sudut dan ketebalan engsel. Di samping itu, model elemen terhingga engsel dibangunkan untuk mengesahkan ketepatan model analisis. Kesalahan relatif antara nilai analitik dan simulasi parameter matriks fleksibiliti dianalisis untuk parameter struktur engsel yang berbeza. Hasilnya menunjukkan bahawa model analisis adalah tepat, dan kesilapan relatif dapat dikawal dalam batas yang dapat diterima.

Engsel fleksibel digunakan secara meluas dalam peranti ketepatan kerana kelebihan resolusi gerakan yang tinggi, tiada geseran, dan proses pembuatan mudah. Hinges ini bergantung kepada ubah bentuk elastik mereka sendiri untuk menghantar atau menukar gerakan, daya, atau tenaga, menghapuskan keperluan untuk komponen tegar. Parameter utama engsel fleksibel secara langsung mempengaruhi ciri -ciri dinamik dan ketepatan kedudukan akhir. Penyelidikan terdahulu telah memberi tumpuan kepada pelbagai jenis engsel fleksibel, tetapi kajian terhad telah dijalankan pada lurus lurus bulat lentur engsel. Makalah ini bertujuan untuk mengisi jurang penyelidikan ini dengan mengkaji matriks fleksibiliti engsel tersebut.

1. Matriks fleksibiliti rasuk lurus bulat engsel fleksibel:

Rasuk lurus bulat engsel fleksibel adalah struktur lembaran dengan sudut bulat untuk mengelakkan kepekatan tekanan. Parameter geometri engsel termasuk ketinggian, panjang, ketebalan, dan radius fillet. Model analisis gelung tertutup untuk matriks fleksibiliti engsel itu ditubuhkan berdasarkan kaedah pengiraan analisis yang diperolehi untuk ubah bentuk dalam pesawat. Parameter matriks fleksibiliti dianalisis untuk parameter struktur engsel yang berbeza, dan kesilapan relatif antara nilai analisis dan simulasi dikira.

2. Pengesahan Elemen Hingga Matriks Fleksibiliti:

Untuk mengesahkan ketepatan model analisis, model elemen terhingga engsel dibuat menggunakan perisian UGNX Nastran. Hasil simulasi engsel yang dimuatkan dengan daya/momen unit dibandingkan dengan nilai analisis. Kesalahan relatif antara nilai analitik dan simulasi parameter matriks fleksibiliti dianalisis untuk nisbah yang berlainan panjang engsel kepada ketebalan (L/T) dan jejari sudut ke ketebalan (R/T).

2.1 Kesan l/t pada parameter matriks fleksibiliti:

Kesalahan relatif antara nilai analitik dan simulasi parameter matriks fleksibiliti didapati berada dalam jarak 5.5% apabila nisbah L/T lebih besar daripada atau sama dengan 4. Untuk nisbah kurang daripada 4, kesilapan relatif meningkat dengan ketara disebabkan oleh batasan asumsi rasuk langsing. Oleh itu, model analisis gelung tertutup sesuai untuk engsel dengan nisbah L/T yang lebih besar.

2.2 Kesan R/T pada parameter matriks fleksibiliti:

Kesalahan relatif antara nilai analitik dan simulasi parameter matriks fleksibiliti meningkat dengan peningkatan nisbah R/T. Untuk nisbah antara 0.1 dan 0.5, ralat relatif boleh dikawal dalam 9%. Untuk nisbah antara 0.2 dan 0.3, ralat relatif boleh dikawal dalam 6.5%.

2.3 Kesan R/T pada parameter matriks fleksibiliti mudah:

Formula analisis mudah untuk parameter matriks fleksibiliti disediakan memandangkan nisbah R/T. Kesalahan relatif antara nilai analisis mudah dan nilai simulasi meningkat dengan peningkatan nisbah R/T. Untuk nisbah antara 0.3 dan 0.2, kesilapan relatif boleh dikawal dalam 9% dan 7%, masing -masing.

Model analitik gelung tertutup yang dibangunkan dari matriks fleksibiliti untuk lurus lurus bulat flexure engsel memberikan asas teoretikal untuk reka bentuk dan pengoptimuman engsel dan mekanisme yang fleksibel. Ketepatan model disahkan melalui simulasi elemen terhingga, dan kesilapan relatif berada dalam had yang boleh diterima untuk parameter struktur engsel yang berbeza. Penyelidikan ini menyumbang kepada pemahaman dan penerapan lurus lurus lurus bulat bergantung pada pelbagai peranti ketepatan.