Прорачун флексибилности и анализа перформанси новог хибрија са једним једностраним равним кругом-Елипсе1

Сажетак:

Флексибилне шарке играју пресудну улогу у области микро-електромеханичких система (МЕМС). Овај рад уводи нову врсту флексибилног шарка која се зове једнострани хибридни хибридни флексибилни шарчни хибрид. Флексибилност овог шарка израчунава се помоћу Карлова другог теорема, а резултати су потврђени кроз коначну анализу елемената. Структурни параметри шарке анализирају се да би утврдили њихов утицај на његову флексибилност. Поређење је такође направљено између једностраних и двостраних хибридних флексибилних шаркираних хибридних хибридних, а закључује се да једнострани шарки нуди боље капацитете ротације и осетљивост на оптерећење. Све у свему, једнострани хибридни флексибилни шарки пружа обећавајуће решење за компактне и високо расељавање апликација у инжењерингу.

У брзо развијајућим пољима микроелектромеханичке технологије, ваздухопловства и биолошког инжењеринга, традиционални крути механизми више нису довољни да би се испунили захтеви за дизајн и употребу. Флексибилни механизми, уз њихову малу величину, одсуство механичких трења и празнина и високе осетљивости на покрету, стекли су значајну вучу у различитим дисциплинама, укључујући машине, роботику, рачунаре, аутоматску контролу и прецизно мерење. Кључна компонента флексибилних механизама је флексибилна шарка која користи еластичну некретнину и самоповратну имовину да би се елиминисала изгубљена кретања и механичко трење, чиме се постиже већа резолуција расељавања. Флексибилне шарке са једним осима могу се класификовати на основу њихових облика у попречним пресецима, као што су лук, угао олова, елипсе, параболе и хиперболе. Међу њима се широко користи шарке правих и олова угао широко коришћене због својих једноставних структура. Међутим, у неким случајевима када је простор ограничен, потреба за компактним структурама довела је до појаве једностраних флексибилних шарки, које су пронашле опсежне пријаве у прецизном мерењу и позиционирању. Изградња на предности хибридних и једностраних флексибилних шарка, овај рад предлаже једностраном хибридном флексибилном шарку, који нуди нови приступ инжењеринској примени флексибилних шарки са компактним структурама и великим померањем.

Израчунавање флексибилности једностраног хибридног флексибилног шарка:

Јединитерални хибридски флексибилни шарчни хибрид који је једностран и елипсију чине половину једностраног шарка равног круга и половину једностране елиптичне шарке. Њени геометријски параметри укључују ширину шарке (Б), минималну дебљину (Т), равни круг (Р), дужину шарке (Л), главну осовину елипсе (м) и полу-мања осовина елипсе (н). Анализа флексибилне шарке заснива се на претпоставци малог деформисаног конзолисаног снопа, са десним деформацијом и деформацијом савијања узроковане силом и тренутком. Утицај аксијалног оптерећења се разматра, док се ефекти смицања и торзије занемарују. Према другој теореми касете, однос између деформације зглобове у тачки 1 и примењени оптерећење може се утврдити. Формула израчуна флексибилности потиче на основу овог односа и координата попречног пресека шарке. Кроз интегралне прорачуне, може се добити флексибилност једностраног хибридног флексибилног флексибилног шарке.

Пример израчуна и верификација коначних елемената:

Пример израчунавања се врши коришћењем формуле израчунавања флексибилности за различите вредности полу-манковне осе (н) елипсе. Резултати се упоређују са резултатима коначних елемената (ФЕА) за верификацију тачности формуле. Грешка између два скупа резултата откривено је да је мање од 8%, што потврђује валидност формуле израчуна флексибилности.

Анализа перформанси једностраног хибридног флексибилног шарка:

На флексибилност шарке утичу њени материјални и структурни параметри. Формула израчуна флексибилности открива да је еластични модул (Е) обрнуто пропорционалан ширини шарке (Б). Остали параметри, као што су радијус равног круга (Р), полу-главна осовина елипсе (М), полу-мања оси елипсе (Н) и минималне дебљине (Т), такође утичу и на флексибилност. Анализа формуле израчуна флексибилности показује да су њени параметри најосетљивији на промене у минималној дебљини шарке.

Поређење перформанси са билатералним хибридним флексибилним шаркама:

Јединитерални хибридски флексибилни шарчни хибрид непоколебљив у поређењу са двостраном хибридном флексибилном шарком за правац, предложен је двострани хибрид-флексибилан шарки који је предложен у литератури. Омјер флексибилности користи се као индекс перформанси, дефинисан као однос једностране флексибилности билатералне флексибилности. Резултати показују да једнострани хибрид флексибилан шарки нуди боље капацитет ротације и осетљивост на оптерећење у поређењу са билатералним хибридним шаркама.

Предлог нове врсте флексибилне шарке, једностраног хибридног флексибилног шарка доноси нове могућности за инжењерске апликације које захтевају компактне структуре и велике расељености. Формула израчуна флексибилности потиче се на основу Карлова друге теореме и потврђена кроз коначну анализу елемената. Структурни параметри шарке налазе се да утичу на његову флексибилност, уз минималну дебљину која врши најзначајнији утицај. Једнострани хибрид флексибилан шарки врши бољи од билатералне хибридне шарке у погледу капацитета ротације и осетљивости на оптерећење. Све у свему, једнострани хибрид флексибилан шарки нуди обећавајући изгледе за разне инжењерске апликације.