Llogaritja e fleksibilitetit dhe analiza e performancës së një hibri të ri të njëanshëm të drejtpërdrejtë-elipsit

Abstrakt:

Varet fleksibël kanë fituar popullaritet të konsiderueshëm në fushën e sistemeve mikro-elektromekanike (MEMS). Ky punim prezanton një lloj të ri të varen fleksibël, përkatësisht varen fleksibël hibrid të njëanshëm të njëanshëm të drejtpërdrejtë-elipsit. Propozohet teorema e dytë e Karl -it, është propozuar një formulë llogaritëse për fleksibilitetin e varet fleksibël hibrid rrethor dhe eliptik. Formula e derivuar është e vlefshme përmes analizës së elementeve të fundme dhe analizës krahasuese. Ndikimi i secilit parametër strukturor të varen fleksibël të njëanshëm hibrid në fleksibilitetin e tij është analizuar. Për më tepër, është bërë një krahasim me varen fleksibël hibrid-elips-të dyfishtë të njëanshëm të njëanshëm për të demonstruar kapacitetin e rrotullimit superior dhe ndjeshmërinë e ngarkesës së modelit të njëanshëm. Propozimi i varet fleksibël të njëanshëm hibrid paraqet një rrugë të re për aplikimet inxhinierike që kërkojnë struktura kompakte dhe zhvendosje të mëdha.

Ardhja e teknologjisë mikro-elektromekanike, inxhinierisë së hapësirës ajrore dhe inxhinierisë biologjike ka nxjerrë në pah kufizimet e mekanizmave tradicionalë të ngurtë në plotësimin e kërkesave të projektimit dhe përdorimit. Mekanizmat fleksibël ofrojnë përparësi të shumta si madhësia e vogël, mungesa e fërkimit mekanik, pa boshllëqe dhe ndjeshmëri me lëvizje të lartë. Kjo ka çuar në përdorimin e tyre të gjerë në disiplina të ndryshme, duke përfshirë makineri, robotikë, kompjuterë, kontroll automatik dhe matje precize. Komponenti kryesor i mekanizmave fleksibël është varet fleksibël, e cila eliminon lëvizjen e humbur dhe fërkimin mekanik përmes deformimit elastik dhe vetive të vetë-rikuperimit, duke lejuar rezolucione më të larta të zhvendosjes. Varet fleksibël me një bosht të një boshti klasifikohen në forma të ndryshme, të tilla si harku, këndi i plumbit, elipsi, parabola dhe hiperbola. Midis tyre, llojet e këndeve të rrumbullakëta dhe të plumbit janë të punësuar gjerësisht për shkak të strukturave të tyre të thjeshta. Sidoqoftë, në disa aplikacione ku hapësira është e kufizuar, varet fleksibël të njëanshëm janë shfaqur si një zgjedhje e preferuar, duke gjetur shërbime në matjen dhe pozicionimin e saktë.

Metodat:

Duke u bazuar në hulumtimin e lartpërmendur, ky studim propozon një lloj të ri të varen fleksibël të quajtur varet fleksibël hibrid të njëanshëm, i cili kombinon avantazhet e varet fleksibël hibride dhe të njëanshme. Formula e llogaritjes së fleksibilitetit për këtë varet rrjedh bazuar në teoremën e dytë të Karl, dhe performanca e saj verifikohet përmes analizës së elementeve të fundme. Studimi gjithashtu shqyrton ndikimin e parametrave të ndryshëm strukturorë në fleksibilitetin e varen.

Rezultatet dhe diskutimi:

Formula e llogaritjes së fleksibilitetit për varen fleksibël të njëanshme të cirkut të drejtë-elipsit, tregon se fleksibiliteti varet si nga parametrat materiale ashtu edhe nga parametrat strukturorë. Formula e derivuar tregon se parametrat e fleksibilitetit janë në përpjesëtim të kundërt me gjerësinë e varen, ndërsa parametra të tillë si rrezja e rrethit të drejtë, boshti gjysmë i madh i elipsit, boshti gjysmë minor, dhe trashësia minimale gjithashtu ndikojnë në fleksibilitet. Përmes analizës, vërehet se fleksibiliteti zvogëlohet me një rritje të boshtit gjysmë minor të elipsit, rritet me një ulje të trashësisë minimale, dhe ndryshon në mënyrë jo-lineare me trashësi të ndryshme. Ndikimi i trashësisë minimale në fleksibilitet konstatohet të jetë më i rëndësishëm në krahasim me parametrat e tjerë.

Një krahasim është tërhequr midis varen fleksibël hibrid të njëanshëm të rrethit të drejtpërdrejtë-elipsit dhe varen fleksibël hibrid me rreth të dyfishtë-elips-elips të drejtpërdrejtë të propozuar në literaturën e mëparshme. Fleksibiliteti është identifikuar si karakteristika më jetësore e varet fleksibël, dhe një raport relativ i fleksibilitetit, i treguar si CDay, është prezantuar për të krahasuar dy modelet e varen. Analiza zbulon se varet fleksibël të njëanshëm hibrid shfaqin kapacitet më të madh të rrotullimit dhe ndjeshmëri të ngarkesës në krahasim me modelin bilateral. Fleksibiliteti i varen fleksibël të njëanshëm hibrid është afërsisht 1.37 herë më i lartë se ai i modelit bilateral.

Ky studim paraqet një analizë gjithëpërfshirëse të varen fleksibël të njëanshëm hibrid, një dizajn inovativ fleksibël të varet që ofron struktura kompakte dhe zhvendosje të mëdha. Formula e llogaritjes së fleksibilitetit të derivuar vërtetohet përmes analizës së elementeve të fundme, duke demonstruar një gabim brenda 8%. Ndikimi i parametrave strukturorë në fleksibilitet është analizuar, me trashësinë minimale të varen të identifikuar si parametrin më me ndikim. Për më tepër, një krahasim me varen fleksibël hibrid bilateral nxjerr në pah performancën superiore të modelit të njëanshëm për sa i përket kapacitetit të rrotullimit dhe ndjeshmërisë së ngarkesës. Varet fleksibël hibrid të njëanshëm të propozuar hap mundësi të reja për aplikimin inxhinierik të varet fleksibël në industri të ndryshme.