Riċerka dwar bażi teoretika tal-ottimizzazzjoni tad-disinn ta 'ċappetti flessibbli u mekkaniżmi tal-ġisem flessibbli

Estiż

Iċ-ċappetti flessibbli kisbu attenzjoni sinifikanti f'apparat ta 'preċiżjoni minħabba l-kapaċità tagħhom li jittrasmettu moviment jew enerġija permezz ta' deformazzjoni elastika minflok komponenti riġidi. Meta mqabbel ma 'ċappetti tal-moviment tradizzjonali, ċappetti flessibbli joffru vantaġġi bħal riżoluzzjoni ta' moviment għoli, l-ebda frizzjoni, l-ebda lubrikazzjoni, u proċess sempliċi ta 'manifattura. Intużaw ħafna f'diversi apparati ta 'preċiżjoni, inklużi lentijiet oġġettivi tal-litografija tal-projezzjoni, bottijiet tax-xogħol tal-wejfer tas-silikon, mikroskopi elettroniċi tal-iskannjar, sensuri remoti ottiċi tal-ispazju, u preċiżjoni u proċessar ultra-preċiżjoni. Il-parametri ewlenin ta 'mekkaniżmi konformi, bħal ċappetti flessibbli, għandhom impatt dirett fuq il-karatteristiċi dinamiċi u l-eżattezza tal-pożizzjonament tat-tmiem. Għalhekk, saret riċerka estensiva biex tifhem il-flessibilità ta 'ċappetti flessibbli. Dan id-dokument għandu l-għan li jistudja l-matriċi tal-flessibilità ta 'ċappetti tal-flexure ta' raġġ dritta, janalizza l-parametri tiegħu, u jipprovdi bażi teoretika għad-disinn u l-ottimizzazzjoni tagħhom.

Flessibilità matriċi ta 'ċappetti tal-flexure tond ta' raġġ dritta:

Iċ-ċappetta tal-flexure ta 'raġġ dritta tikkonsisti fi struttura ta' folja ta 'raġġ dritta b'kantunieri tond fit-truf taċ-ċappetta biex tevita l-konċentrazzjoni ta' tensjoni. Il-parametri ġeometriċi ewlenin jinkludu l-għoli taċ-ċappetta (h), it-tul taċ-ċappetta (L), il-ħxuna taċ-ċappetta (T), u r-raġġ tal-flett taċ-ċappetta (R). Biex tanalizza d-deformazzjoni fil-pjan taċ-ċappetta, metodu ta 'kalkolu analitiku bbażat fuq it-teorija tar-raġġ cantilever huwa derivat. Dan il-metodu jistabbilixxi mudell analitiku b'ċirkwit magħluq għall-matriċi ta 'flessibilità fil-pjan taċ-ċappetta flessibbli. Barra minn hekk, tingħata formula ta 'kalkolu simplifikat għall-matriċi tal-flessibilità meta tingħata l-proporzjon tar-raġġ tal-kantuniera taċ-ċappetta għall-ħxuna (r / t).

Verifika tal-element finit:

Biex tivvalida l-formula analitika derivata, mudell ta 'element finit taċ-ċappetta tal-flexure ta' raġġ dritta huwa stabbilit bl-użu ta 'softwer UGNX Nastran. Ir-riżultati tas-simulazzjoni tal-mudell tal-element finit huma mqabbla mal-valuri analitiċi tal-parametri tal-matriċi tal-flessibilità. L-iżball relattiv bejn it-tnejn huwa analizzat għal varjazzjonijiet differenti fil-parametri strutturali taċ-ċappetta, bħall-proporzjon tat-tul taċ-ċappetta għal ħxuna (L / t) u l-proporzjon tar-raġġ tal-kantuniera taċ-ċappetta mal-ħxuna (r / t).

Riżultati:

L-analiżi turi li għal proporzjonijiet L / T akbar minn jew daqs 4, l-iżball relattiv bejn il-valuri analitiċi u simulati tal-matriċi ta 'flessibilità huwa fi ħdan 5.5%. Madankollu, għal proporzjonijiet L / T inqas minn 4, l-iżball relattiv huwa relattivament kbir minħabba l-inkapaċità li tissimplifika r-raġġ cantilever f'raġġ irqaq. Dan jindika li l-mudell analitiku b'ċirkwit magħluq huwa aktar adattat għal każijiet L / T kbar.

Fir-rigward tal-proporzjon r / t, l-analiżi tiżvela li meta 0.1 ≤ r / t ≤ 0.5, l-iżball relattiv bejn il-valuri analitiċi u simulati jista 'jiġi kkontrollat ​​fi ħdan 9%. Barra minn hekk, meta 0.2 ≤ r / t ≤ 0.3, l-iżball relattiv jista 'jiġi kkontrollat ​​fi ħdan 6.5%. Dawn is-sejbiet juru l-eżattezza u l-applikabilità tal-mudell analitiku b'ċirkwit magħluq għall-matriċi ta 'flessibilità.

Il-mudell analitiku b'ċirkwit magħluq żviluppat f'dan l-istudju jipprovdi bażi teoretika għad-disinn u l-ottimizzazzjoni ta 'ċappetti tal-flexure ta' raġġ dritta. L-analiżi wriet li l-mudell jista 'jbassar b'mod preċiż il-parametri tal-matriċi tal-flessibilità meta jikkunsidraw varjazzjonijiet fit-tul taċ-ċappetta, il-ħxuna u r-raġġ tal-kantuniera. Dawn is-sejbiet jikkontribwixxu għall-avvanz ta 'mekkaniżmi konformi u l-applikazzjonijiet tagħhom f'apparat ta' preċiżjoni.