Projektowanie metody elementu skończonego i analiza wydajności nowego elastycznego kątów Linge_hinge

Streszczenie: Rozwój elastycznych zawiasów z dużym deformacją, małym stresem i małym dryfem środkowym zawsze było trudnym problemem w dziedzinie elastycznych badań nad zawiotkami. W tym artykule przedstawiono nowatorski projekt elastycznego zawiasu o strukturze w kształcie litery V, teorii superpozycji i metodzie symetrycznej układu, zainspirowanej pewnym obcym elastycznym zawiasem. Przeprowadzono badanie koncepcyjne w celu zaprojektowania tego elastycznego zawiasu, ustanowienia modelu matematycznego i analizy jego wydajności. Analiza metody elementu skończonego wykazała, że ​​metoda projektowania zwiększyła elastyczność zawiasu poprzez wydłużanie odcinka, zmniejszyło jego dryf środkowy i maksymalne naprężenie, co powoduje maksymalny kąt obrotu wynoszący około 16 °, maksymalny dryf środkowy 3,557 μm oraz maksymalne naprężenie 499,8 MPa, spełniając wymagania dotyczące początkowego projektu. Wyniki te potwierdzają praktyczną wartość zawiasu.

Obecnie przestrzeń optyczne zdalne czujniki przyjmują głównie metodę splicingu TDICCD, aby osiągnąć długie tablice linii. Jednak w tej metodzie brakuje kompensacji ruchu obrazu, co prowadzi do znacznego zmniejszenia rozdzielczości obrazu. Dlatego konieczna jest kompensacja ruchu obrazu. Mechaniczna kompensacja ruchu obrazu i kompensacja elektroniczna to dwie popularne metody. Niniejszy artykuł koncentruje się na kontroli rotacji urządzenia TDICCD w czasie rzeczywistym w celu osiągnięcia kompensacji ruchu obrazu. Zwykłe mechanizmy obracające się nie są w stanie spełnić precyzyjnych wymagań w przestrzeni, wymagając opracowania elastycznych zawiasów bez szczeliny, tarcia, bez smarowania i wysokiej rozdzielczości. Zawias opracowany w tym artykule oparty jest na określonej konstrukcji aparatu, wymagającego kąta obrotu 6-8 °, dryfu środkowego nie przekraczającego 10 μm i wymiarów w odległości 40 mm × 60 mm.

Elastyczna konstrukcja zawiasów:

Wprowadzono kilka typowych elastycznych projektów zawiasów, w tym rozłożony elastyczny zawias, elastyczny zawias elastyczny i elastyczny zawias. Podczas gdy zawiasy te wykazują dobrą elastyczność i szeroki zakres kątów obrotu, cierpią z powodu znacznego dryfu centralnego, gdy są poddawane siłom zewnętrznym. Wspólną cechą tych zawiasów jest zastosowanie wielu trzciny do deformacji, osiągając skoncentrowane deformację poprzez rozproszoną elastyczność. Jednak stabilność strukturalna konfiguracji wielorasowych jest trudna do zapewnienia w środowisku kosmicznym. Dlatego podkreślono potrzebę dalszych badań w celu zastosowania tych elementów do przestrzeni. Aby rozwiązać te problemy, zaproponowano nową elastyczną konstrukcję zawiasów motyla, obejmującą konstrukcję w kształcie litery V i symetryczną strukturę, inspirowaną elastycznym zawiasem typu koła.

Analiza elastycznego zawiasu motyla:

Geometryczny model elastycznego zawiasu motyla jest analizowany za pomocą metody elementu skończonego. Zawias składa się z połączonych zawiasów z konstrukcją w kształcie litery V, umożliwiając zwiększoną długość elastycznej jednostki bez uszczerbku dla jej grubości. Analiza pokazuje, że projekt skutecznie zmniejsza naprężenie poprzez rozkład siły na czterech częściach i wdrażając przesunięcie wektora w celu zminimalizowania dryfu środkowego. Maksymalne naprężenie wynosi około 499,8 MPa, w dopuszczalnym zakresie naprężeń wybranego materiału. Zawias osiąga kąt obrotu 8 ° i środkowy dryf 3,557 μm, spełniając wymagania projektowe. Badana jest również zależność między promieniem a środkowym dryfem, a promień 17 mm uznany za optymalny dla projektu zawiasu. Dodatkowo analiza ujawnia liniową zależność między siłą a przesunięciem, umożliwiając precyzyjną kontrolę kąta obrotu.

Podsumowując, nowy rodzaj elastycznego zawiasu o dużych kątach jest zaprojektowany przy użyciu metody elementu skończonego, a jego wydajność jest analizowana. Proponowana konstrukcja w kształcie litery V, teoria superpozycji i symetryczny układ powodują zwiększoną elastyczność, zmniejszoną dryf środkową i naprężenie. Zawias osiąga maksymalny kąt obrotu wynoszący 16 °, maksymalny dryf środkowy 3,557 μm i maksymalne naprężenie 499,8 MPa, spełniające wymagania projektowe. Analiza zależności siły przemieszczania się dodatkowo potwierdza doskonałą liniową elastyczność zawiasu. Ogólnie rzecz biorąc, opracowany zawias wykazuje wartość praktyczną i może być stosowany w różnych scenariuszach, takich jak ceremonie otwarcia, wystawy biznesowe i promocje produktów.