Calculul flexibilității și analiza performanței unui nou hybri cu un singur ferestre cu cercuri drepte

Abstract:

Baluntele flexibile au câștigat o popularitate semnificativă în domeniul sistemelor micro-electromecanice (MEMS). Această lucrare introduce un tip nou de balamale flexibile, și anume balama flexibilă hibridă cu un singur fermă cu cerc drept. Profitarea celei de -a doua teoreme a lui Karl, este propusă o formulă de calcul pentru flexibilitatea balamalelor hibride circulare și eliptice. Formula derivată este validată prin analiza elementelor finite și analiza comparativă. Este analizat impactul fiecărui parametru structural al balamalei flexibile hibride unilaterale asupra flexibilității sale. Mai mult, se face o comparație cu balama flexibilă hibridă cu cerc cu două fețe pentru a demonstra capacitatea de rotație superioară și sensibilitatea la sarcină a designului unilateral. Propunerea de balamale unilaterale flexibile hibride prezintă o nouă cale pentru aplicațiile de inginerie care necesită structuri compacte și deplasări mari.

Apariția tehnologiei micro-electromecanice, a ingineriei aerospațiale și a ingineriei biologice a evidențiat limitările mecanismelor tradiționale rigide în îndeplinirea cerințelor de proiectare și utilizare. Mecanismele flexibile oferă numeroase avantaje, cum ar fi dimensiuni mici, absența frecării mecanice, fără goluri și sensibilitate la mișcare ridicată. Acest lucru a dus la utilizarea lor extinsă în diverse discipline, inclusiv utilaje, robotică, computere, control automat și măsurare de precizie. Componenta cheie a mecanismelor flexibile este balama flexibilă, care elimină mișcarea pierdută și frecarea mecanică prin deformarea elastică și proprietățile de auto-recuperare, permițând rezoluții de deplasare mai mari. Balamalele flexibile cu o singură axă sunt clasificate în diferite forme, cum ar fi ARC, unghi de plumb, elipsă, parabolă și hiperbola. Printre ele, tipurile de unghi drept și de plumb sunt utilizate pe scară largă datorită structurilor lor simple. Cu toate acestea, în anumite aplicații în care spațiul este limitat, balamalele flexibile cu o singură față au apărut ca o alegere preferată, găsirea utilității în măsurarea și poziționarea de precizie.

Metode:

Bazându -se pe cercetările menționate mai sus, acest studiu propune un nou tip de balamală flexibilă numită balamală flexibilă hibridă unilaterală, care combină avantajele balamalelor hibride și unilaterale flexibile. Formula de calcul de flexibilitate pentru această balamală este derivată pe baza celei de -a doua teoreme a lui Karl, iar performanța sa este verificată prin analiza elementelor finite. Studiul examinează, de asemenea, influența diverșilor parametri structurali asupra flexibilității balamalei.

Rezultate și discuții:

Formula de calcul de flexibilitate pentru balama flexibilă hibridă unilaterală cu cerc cu cerc-elerp-elipsă indică faptul că flexibilitatea este dependentă atât de parametrii materiali, cât și de structuri. Formula derivată demonstrează că parametrii de flexibilitate sunt invers proporționali cu lățimea balamalei, în timp ce parametri precum raza de cerc drept, axa semi-majore elipse, axa semi-minor și grosimea minimă influențează, de asemenea, flexibilitatea. Prin analiză, se observă că flexibilitatea scade odată cu o creștere a axei semi-minore a elipsei, crește odată cu o scădere a grosimii minime și se schimbă neliniar cu grosimea diferită. Influența grosimii minime asupra flexibilității este mai semnificativă în comparație cu alți parametri.

O comparație este desenată între balama flexibilă hibridă unilaterală cu cerc cu cerc-ellip-elipsă și balama flexibilă hibridă hibridă cu cerc cu două fețe, propusă în literatura anterioară. Flexibilitatea este identificată ca cea mai vitală caracteristică a balamalelor flexibile și este introdus un raport relativ de flexibilitate, notat ca CDAY, pentru a compara cele două proiecte de balamale. Analiza relevă că balama flexibilă hibridă unilaterală prezintă o capacitate mai mare de rotație și o sensibilitate la sarcină în comparație cu designul bilateral. Flexibilitatea balamalei flexibile hibride unilaterale este de aproximativ 1,37 ori mai mare decât cea a designului bilateral.

Acest studiu prezintă o analiză cuprinzătoare a balamalei flexibile hibride unilaterale, un design inovator flexibil cu balamale care oferă structuri compacte și deplasări mari. Formula de calcul de flexibilitate derivată este validată prin analiza elementelor finite, demonstrând o eroare în termen de 8%. Influența parametrilor structurali asupra flexibilității este analizată, cu grosimea minimă a balamalei identificată ca cel mai influent parametru. Mai mult, o comparație cu balama bilaterală hibridă flexibilă evidențiază performanța superioară a proiectării unilaterale în ceea ce privește capacitatea de rotație și sensibilitatea la sarcină. Balama flexibilă hibridă unilaterală propusă deschide noi posibilități pentru aplicarea inginerească a balamalelor flexibile în diferite industrii.