Böjning, drag- och tryckstyvhetsanalys och applicering av fyra sammansatta flexibla gångjärn1

Sammanfattning: Baserat på relevant kunskap om materialmekanik och kalkyl härleds beräkningsformlerna för böjningsstyvhet, spänning och kompressionsstyvhet hos fyra sammansatta flexibla gångjärn. Med det rundade raka strålen flexibelt gångjärn som ett exempel verifieras den härledda styvhetsberäkningsformeln med hjälp av metoden finite element. Styvhetsegenskaperna för de fyra sammansatta flexibla gångjärnen jämförs och analyseras. Resultaten visar att den elliptiska raka strålens sammansatta gångjärn har den minsta böj- och dragstyvheten. I den flexibla T-formade fogstrukturen har den flexibla T-formade fogen som består av elliptisk rakstråle komposit gångjärn den starkaste deformationskompensationsförmågan.

Flexibla gångjärn används i stor utsträckning i applikationer som kräver liten vinkelförskjutning och högprecisionsrotation, vilket eliminerar flygresor och mekanisk friktion. Baserat på strukturtypen kan flexibla gångjärn kategoriseras i olika typer. Styvhet är en viktig prestationsindikator för flexibla gångjärn, vilket återspeglar deras förmåga att motstå externa belastningar och deras flexibilitet. Denna studie syftar till att härleda styvhetsberäkningsformlerna för fyra sammansatta flexibla gångjärn och jämföra deras styvhetsegenskaper.

1. Etablering av styvhetsberäkningsformel:

1.1 Beräkningsformler för böjningsstyvhet av rundad rak stråle och elliptisk rakstrålkomposit gångjärn härleds baserat på materialmekanik och kalkyl.

1.2 Styvhetsberäkningsformler för paraboliska och hyperboliska raka strålkompositgångjärn härleds med Karls andra teorem.

2. Verifiering av styvhetsberäkningsformel:

Den härledda styvhetsberäkningsformeln för det runda raka strålens flexibla gångjärn verifieras med hjälp av den ändliga elementmetoden. De beräknade böjnings- och drag/kompressionsstyvhetsvärdena jämförs med de analytiska lösningarna för att bestämma formelns noggrannhet.

3. Analys av styvheten hos de fyra sammansatta flexibla gångjärnen:

Styvhetsegenskaperna för de fyra sammansatta flexibla gångjärnen jämförs och analyseras. Baserat på de härledda styvhetsberäkningsformlerna beräknas och jämförs böjningsvärdena för varje gångjärn för varje gångjärn.

4. Applikationsexempel:

De fyra sammansatta flexibla gångjärnen appliceras på en flexibel T-formad ledstruktur. Styvhetsegenskaperna för varje flexibel T-formad fog analyseras med hjälp av den ändliga elementmetoden. Resultaten visar att den flexibla T-formade fogen som består av elliptisk rakstråle sammansatt gångjärn har den starkaste deformationskompensationsförmågan.

De härledda styvhetsberäkningsformlerna för de fyra sammansatta flexibla gångjärnen verifieras för att vara korrekta. Styvhetsegenskaperna för de fyra gångjärnen jämförs och analyseras, och den flexibla T-formade fogen sammansatt av elliptisk rakstråle sammansatt gångjärn har visat sig ha den bästa rörelsekapaciteten och belastningskänsligheten. Denna studie ger värdefull insikt för utformning och tillämpning av sammansatta flexibla gångjärn inom olika områden.