Истраживање на теоријској основи за дизајн оптимизације флексибилних шарка и флексибилних механизама тела

Проширен

Флексибилне шарке стекле су значајну пажњу прецизних уређаја због њихове способности преношења кретања или енергије кроз еластичну деформацију уместо крутих компоненти. У поређењу са традиционалним шаркама за кретање, флексибилне шарке нуде предности као што су велика резолуција покрета, без трења, без подмазивања и једноставан процес производње. Они су се широко користили у различитим прецизним уређајима, укључујући објективне сочиве пројекције, силицијумне плоче, микроскопи за скенирање, микроскопи за скенирање, просторне оптичке даљинске сензоре и прецизност и ултра прецизност. Кључни параметри усаглашених механизама, попут флексибилних шарки, директно утичу на динамичке карактеристике и тачност позиционирања краја. Стога је спроведено опсежно истраживање да би се разумело флексибилност флексибилних шарка. Овај рад има за циљ да проучи матрицу флексибилности равне зглобове равне зглобове шиљасте шарке, анализира своје параметре и пружи теоријску основу за њихов дизајн и оптимизацију.

Матрица флексибилности равне зглобове зглобове шире:

Равни шарки за флексуре равне снопа састоји се од равне структуре лима са заобљеним угловима на крајевима шарки како би се избегла концентрација стреса. Главни геометријски параметри укључују висину шарке (Х), дужину шарке (Л), дебљину шарке (Т) и радијус филета шарке (Р). Да би се анализирала деформација у равнини зглобова, поступак аналитичког обрачуна заснован на теорији кантилеверске греде. Ова метода успоставља аналитички модел затворене петље за флексибилност у равнини флексибилности флексибилне шарке. Поред тога, поједностављена формула израчуна за флексибилност матрица је дата када је дат однос зрачења шарке у утакмици на дебљину (Р / Т).

Верификација коначних елемената:

Да би потврдио добијену аналитичку формулу, модел коначних елемената равне зглобове заобљене флексиране флексиве успостављен је помоћу софтвера УГНКС Настрана. Резултати симулације модела коначног елемента упоређују се са аналитичким вредностима параметара флексибилности матрица. Релативна грешка између њих двоје анализира се за различите варијације у структуралним параметрима шарке, попут односа дужине шарке до дебљине (Л / Т) и однос зрачења шарке у кругу у круг у круг угља.

Резултати:

Анализа показује да је за Л / Т омјер веће од или једнака 4, релативна грешка између аналитичких и симулираних вредности флексибилности матрице је у року од 5,5%. Међутим, за Л / Т однос мање од 4, релативна грешка је релативно велика због немогућности да се поједностави конзоле у ​​витак сноп. Ово указује да је аналитички модел затворене петље погодније за велике Л / Т случајеве.

Што се тиче односа Р / Т, анализа открива да када је 0,1 ≤ р / т ≤ 0.5, релативна грешка између аналитичких и симулираних вредности може се контролисати у року од 9%. Поред тога, када 0,2 ≤ Р / Т ≤ 0,3, релативна грешка може се контролисати у року од 6,5%. Ови налази показују тачност и применљивост аналитичког модела затворене петље за флексибилност матрице.

Аналитички модел затворене петље развијен у овој студији пружа теоријску основу за дизајн и оптимизацију шиљака заобљених зглоба равне снопове. Анализа је показала да модел може тачно предвидјети параметре флексибилности матрице приликом разматрања варијација у дужини шарки, дебљине и угаоног радијуса. Ови налази ће допринети унапређењу усаглашених механизама и њихових примена у прецизним уређајима.