Analýza tuhosti a experimentálny test planárneho flexibilného vodiaceho závesu Mechanizmus_inge znalosti_ta

Flexibilný pánt je mechanický mechanizmus, ktorý využíva reverzibilnú elastickú deformáciu materiálov na prenos pohybu a energie. Nájde aplikácie v rôznych oblastiach, ako je letecký priestor, výroba, optika a bioinžinierstvo. V posledných rokoch došlo k zvyšovaniu flexibilných závesov v poliach inžinierskych technológií, ako je mikropolohovanie, meranie, optické platformy, mechanizmy mikro upravovania a mechanizmy nasadenia antény vo veľkom meradle.

Kľúčovou výhodou flexibilného závesu je jeho integrovaný dizajn, ktorý umožňuje prenos pohybu a energie bez akéhokoľvek odporu, trenia, medzery, hluku, opotrebenia a s vysokou citlivosťou na pohyb. Jeden konkrétny typ flexibilného závesu je rovinný flexibilný pánt, ktorý sa zvyčajne vyrába pomocou bežných listových pružín. Planárny flexibilný pánt ponúka jednoduchú zostavu konštrukcie a nízke náklady na spracovanie, vďaka čomu je obzvlášť vhodný pre presný mechanický návrh.

Existujú štyri bežné konštrukčné formy flexibilných mechanizmov vodiaceho závesu, konkrétne typu I, typu II, typu III a typu IV. Tieto mechanizmy sa často používajú na vedenie vysokej presnosti v rôznych aplikáciách. Medzi nimi je typ I semifforový kruhový flexibilný mechanizmus vodiaceho závesu známy pre jeho kompaktnú štruktúru a stabilitu. Môže to však byť náchylné na únavu. Typ II je vodiacim mechanizmom paralelného trstiny s výstužnou doskou, ktorá ponúka viac častí, ale má znížený odpor únavy v porovnaní s typom I. Typ III je jednoduchším paralelným vodiacim mechanizmom Reed, ale nemá celkovú stabilitu. Typ IV, planárny flexibilný mechanizmus vodiaceho závesu, prekonáva slabé stránky typu I a je stabilnejší ako typ III. Má veľký potenciál pre rôzne aplikácie.

Zatiaľ čo v literatúre boli v literatúre podrobne diskutované prvé tri typy flexibilných vodiacich mechanizmov, v praxi sa bežne nepoužíva planárny flexibilný návesový mechanizmus (typ IV) a v súčasnej literatúre sa bežne nepoužíva a v súčasnej literatúre chýba relevantná teória dizajnu. Cieľom tohto dokumentu je preklenúť túto medzeru poskytnutím teoretickej derivácie ohybovej tuhosti planárneho flexibilného závesu a vzorca analýzy tuhosti vodiaceho mechanizmu. Zahŕňa tiež experimentálne testovanie na overenie presnosti analytického vzorca.

Tuhosť ohybového flexibilného závesu je odvodená na základe rovnice mechaniky materiálu v ohybe. Analyzuje sa štruktúra rovinnej časti závesu, berúc do úvahy rozmery a vlastnosti použitej platne z nehrdzavejúcej ocele. Odvodený analytický vzorec poskytuje teoretický základ pre pochopenie tuhosti závesu.

Na overenie analytického vzorca je navrhnutá a spracovaná sada mechanizmov vodiacej rovnobežky využívajúce planárne flexibilné pánty. Experimentálne testovanie sa vykonáva s použitím pružinového napätia a kompresného nástroja na meranie vzťahu mechanizmu na posun sily. Výsledky testov sa porovnávajú s výpočtami analytického vzorca a zistí sa dobrá zhoda, aj keď s malou relatívnou chybou 4,7%. Rozdiel sa pripisuje skutočnosti, že analytický vzorec zvažuje iba deformáciu závesnej časti a nie celú trstinu.

Praktické uplatňovanie vodiaceho mechanizmu flexibilného flexibilného závesu je demonštrované návrhom jednorozmerného meracieho anti-kolízneho zariadenia pre stredisko pre meranie CNC. Toto zariadenie kombinuje jednorozmernú sondu TESA, rovinný flexibilný vodiaci mechanizmus a snímač polohy na zabezpečenie bezpečnostnej ochrany sondy.

Záverom je, že táto štúdia poskytuje teoretickú deriváciu a experimentálnu validáciu tuhosti vodiaceho mechanizmu flexibilného flexibilného závesu. Analytický vzorec vykazuje dobrú presnosť, aj keď s miernymi nezrovnalosťami v dôsledku zjednodušenia vytvorených vo vzorci. Budúci výskum by mal zvážiť deformáciu celého trstiny a ďalších ovplyvňujúcich faktorov, aby sa zlepšila presnosť výpočtu tuhosti závesu. Praktické uplatňovanie planárneho flexibilného mechanizmu vodiaceho závesu demonštruje jeho potenciál pre rôzne inžinierske aplikácie.