Izračun prilagodljivosti in analiza uspešnosti novega enostranskega hibrisa z ravnim krogom

Izvleček:

Prilagodljivi tečaji so pridobili pomembno priljubljenost na področju mikroelektromehanskih sistemov (MEMS). Ta članek predstavlja novo vrsto fleksibilnega tečaja, in sicer na enostranskem hibridnem prožnem tečaju z ravnim krogom. Predlagana je uporaba Karla drugega izrek, računska formula za prožnost krožnih in eliptičnih hibridnih fleksibilnih tečajev. Izvedena formula je potrjena z analizo končnih elementov in primerjalno analizo. Analiziran je vpliv vsakega strukturnega parametra enostranskega hibridnega prožnega tečaja na njegovo prilagodljivost. Poleg tega je narejena primerjava z dvostranskim hibridnim prožnim tečajem z ravnim krogom, ki prikazuje vrhunsko vrtilno zmogljivost in občutljivost na obremenitev enostranske zasnove. Predlog enostranskih hibridnih fleksibilnih tečajev predstavlja novo pot za inženirske aplikacije, ki zahtevajo kompaktne strukture in velike premike.

Pojav mikroelektromehanske tehnologije, vesoljskega inženiringa in biološkega inženiringa je poudaril omejitve tradicionalnih togih mehanizmov pri oblikovanju sestankov in zahtevah uporabe. Prilagodljivi mehanizmi ponujajo številne prednosti, kot so majhna velikost, odsotnost mehanskega trenja, brez vrzeli in velika občutljivost gibanja. To je privedlo do njihove obsežne uporabe v različnih disciplinah, vključno s stroji, robotiko, računalniki, samodejnim nadzorom in natančnostjo. Ključna sestavina fleksibilnih mehanizmov je fleksibilen tečaj, ki odpravlja izgubljeno gibanje in mehansko trenje z elastično deformacijo in lastnostmi samo-rekutorja, kar omogoča večje ločljivosti premikov. Enoosne fleksibilne tečaje so razvrščene v različne oblike, kot so lok, svinčni kot, elipsa, parabola in hiperbola. Med njimi se zaradi preprostih struktur široko uporabljajo naravni krog in svinčene kote. Vendar pa so v nekaterih aplikacijah, kjer je prostor omejen, enostranski prožni tečaji postali prednostna izbira, pri čemer so našli uporabnost pri meritvah natančnosti in pozicioniranju.

Metode:

Ta študija, ki temelji na zgoraj omenjeni raziskavi, predlaga novo vrsto fleksibilnega tečaja, imenovanega enostranski hibridni fleksibilen tečaj, ki združuje prednosti hibridnih in enostranskih fleksibilnih tečajev. Formula za izračun prilagodljivosti za ta tečaj je izpeljana na podlagi Karlovega drugega teorema, njegova zmogljivost pa je preverjena z analizo končnih elementov. Študija preučuje tudi vpliv različnih strukturnih parametrov na prožnost tečaja.

Rezultati in razprava:

Formula za izračun prožnosti za enostranski hibridni prožni tečaj z ravnim krogom-elipsi kaže, da je prilagodljivost odvisna tako od materialnih kot strukturnih parametrov. Izvedena formula kaže, da so parametri fleksibilnosti obratno sorazmerni s širino tečaja, medtem ko parametri, kot so polmer ravnega kroga, elipse pol-glavna os, pol-mininor os in minimalna debelina, prav tako vplivajo na fleksibilnost. Z analizo opazimo, da se prilagodljivost zmanjšuje s povečanjem pol-mininorne osi elipse, se poveča z zmanjšanjem minimalne debeline in se z različno debelino spremeni nelinearno. Vpliv minimalne debeline na prožnost je v primerjavi z drugimi parametri pomembnejši.

Primerjava je primerjava med enostranskim hibridnim prožnim tečajem z ravnim krogom in dvostranskim hibridnim prožnim tečajem z ravnim krogom, predlaganim v predhodni literaturi. Prožnost je opredeljena kot najpomembnejša značilnost fleksibilnih tečajev in uvedeno je relativno razmerje fleksibilnosti, označeno kot cday, za primerjavo obeh tečajev. Analiza razkriva, da ima enostranski hibridni fleksibilen tečaj večjo sposobnost vrtenja in občutljivost obremenitve v primerjavi z dvostransko zasnovo. Prilagodljivost enostranskega hibridnega prožnega tečaja je približno 1,37 -krat večja kot pri dvostranski zasnovi.

Ta študija predstavlja celovito analizo enostranskega hibridnega fleksibilnega tečaja, inovativne prilagodljive zasnove tečaja, ki ponuja kompaktne strukture in velike premike. Izvedena formula za izračun prožnosti je potrjena z analizo končnih elementov, kar kaže napako v 8%. Analiziran je vpliv strukturnih parametrov na prožnost, pri čemer je najmanjša debelina tečaja opredeljena kot najvplivnejši parameter. Poleg tega primerjava z dvostranskim hibridnim fleksibilnim tečajem poudarja vrhunsko zmogljivost enostranske zasnove glede na zmogljivost vrtenja in občutljivost obremenitve. Predlagani enostranski hibridni prilagodljivi tečaj odpira nove možnosti za inženirsko uporabo fleksibilnih tečajev v različnih panogah.