Eindige elementenmethode Ontwerp en prestatieanalyse van een nieuwe grote hoek flexibele hinge_hinge weet

Samenvatting: De ontwikkeling van flexibele scharnieren met grote vervorming, kleine stress en kleine centrumafwijking is altijd een uitdagend probleem geweest op het gebied van flexibel scharnieronderzoek. Dit artikel presenteert een nieuw ontwerp van een flexibel scharnier met een V-vormige structuur, superpositietheorie en symmetrische lay-outmethode, geïnspireerd door een bepaald vreemd flexibel scharnier. Er werd een conceptueel onderzoek uitgevoerd om dit flexibele scharnier te ontwerpen, een wiskundig model op te zetten en de prestaties ervan te analyseren. De analyse van de eindige elementenmethode toonde aan dat de ontwerpmethode de flexibiliteit van het scharnier verhoogde door de sectie te verlengen, de middelste drift en maximale spanning te verminderen, wat resulteerde in een maximale rotatiehoek van ongeveer 16 °, een maximale drift van het midden van 3,557 μm en een maximale spanning van 499,8 MPa, die voldoen aan de initiële ontwerpvereisten. Deze resultaten bevestigen de praktische waarde van het scharnier.

Momenteel nemen ruimte -optische afstandsbediening sensoren voornamelijk de TDICCD -gespreid splitsingsmethode toe om lange lijnarrays te bereiken. Deze methode mist echter dat beeldbewegingscompensatie, wat leidt tot een significante vermindering van de beeldresolutie. Daarom is beeldbewegingscompensatie noodzakelijk. Mechanische beeldbewegingscompensatie en elektronische compensatie zijn de twee gemeenschappelijke methoden. Dit artikel richt zich op de real-time controle van de rotatie van het TDICCD-apparaat om beeldbewegingscompensatie te bereiken. Gewone roterende mechanismen zijn niet in staat om te voldoen aan de precisievereisten in de ruimte, waardoor de ontwikkeling van flexibele scharnieren nodig is zonder kloof, geen wrijving, geen smering en hoge resolutie. Het scharnier dat in dit artikel is ontwikkeld, is gebaseerd op een specifiek cameraontwerp, waarvoor een rotatiehoek van 6-8 °, middelste drift van niet meer dan 10 μm en afmetingen binnen 40 mm x 60 mm vereist.

Flexibel scharnierontwerp:

Verschillende typische flexibele scharnierontwerpen worden geïntroduceerd, waaronder het gespreide flexibele scharnier, flexibele scharnier van splitbuis en flexibel scharnier met vrije flexeren. Hoewel deze scharnieren een goede flexibiliteit en een groot aantal rotatiehoeken vertonen, lijden ze aan aanzienlijke drift in het midden wanneer ze worden onderworpen aan externe krachten. Het gemeenschappelijke kenmerk van deze scharnieren is het gebruik van meerdere riet voor vervorming, waardoor geconcentreerde vervorming wordt bereikt door gedistribueerde flexibiliteit. De structurele stabiliteit van configuraties met meerdere reed is echter moeilijk te garanderen in de ruimteomgeving. Daarom wordt de noodzaak benadrukt om verder onderzoek om deze componenten toe te passen op de ruimte toe te passen. Om deze problemen aan te pakken, wordt een nieuwe vlinderflexibel scharnierontwerp voorgesteld, met een V-vormig ontwerp en symmetrische structuur, geïnspireerd door het wieltype flexibele scharnier.

Analyse van vlinder flexibel scharnier:

Het geometrische model van het vlinderflexibele scharnier wordt geanalyseerd met behulp van de eindige -elementenmethode. Het scharnier bestaat uit onderling verbonden scharnieren met een V-vormig ontwerp, waardoor een verhoogde lengte van de flexibele eenheid mogelijk is zonder de dikte in gevaar te brengen. De analyse toont aan dat het ontwerp stress effectief vermindert door de kracht over vier delen te verdelen en vector offset te implementeren om het centrumafwijking te minimaliseren. De maximale spanning is ongeveer 499,8 MPa, binnen het toelaatbare spanningsbereik van het gekozen materiaal. Het scharnier bereikt een rotatiehoek van 8 ° en een middelste drift van 3,557 μm, die voldoet aan de ontwerpvereisten. De relatie tussen de straal en het centrumafwijking wordt ook onderzocht, met een straal van 17 mm die optimaal wordt beschouwd voor het scharnierontwerp. Bovendien onthult de analyse een lineair verband tussen kracht en verplaatsing, waardoor precieze controle van de rotatiehoek mogelijk is.

Concluderend is een nieuw type flexibele scharnier met grote hoek ontworpen met behulp van de eindige-elementenmethode en de prestaties worden geanalyseerd. Het voorgestelde V-vormige ontwerp, de superpositietheorie en de symmetrische lay-out resulteren in verhoogde flexibiliteit, verminderde centrale drift en stress. Het scharnier bereikt een maximale rotatiehoek van 16 °, een maximale centrale drift van 3,557 μm en een maximale spanning van 499,8 MPa, die voldoet aan de ontwerpvereisten. De analyse van de kracht-verplaatsingsrelatie bevestigt verder de uitstekende lineaire elasticiteit van het scharnier. Over het algemeen vertoont het ontwikkelde scharnier de praktische waarde en kan ze worden toegepast in verschillende scenario's, zoals openingsceremonies, zakelijke tentoonstellingen en productpromoties.