Finite Element Method Design och prestationsanalys av en ny storvinklig flexibel Hinge_hinge Know

Sammanfattning: Utvecklingen av flexibla gångjärn med stor deformation, liten stress och liten mittdrivning har alltid varit ett utmanande problem inom området flexibel gångjärnsforskning. Denna artikel presenterar en ny design av ett flexibelt gångjärn med en V-formad struktur, superpositionsteori och symmetrisk layoutmetod, inspirerad av ett visst främmande flexibelt gångjärn. En konceptuell studie genomfördes för att utforma detta flexibla gångjärn, skapa en matematisk modell och analysera dess prestanda. Analys av ändlig elementmetod visade att designmetoden ökade flexibiliteten hos gångjärnet genom att förlänga sektionen, minskade sin mittdrift och maximal spänning, vilket resulterade i en maximal rotationsvinkel på cirka 16 °, en maximal mittdrift på 3,557 μm och en maximal spänning på 499,8 MPA, som uppfyller de initiala designkraven. Dessa resultat bekräftar det praktiska värdet på gångjärnet.

För närvarande använder rymdoptiska fjärrsensorer huvudsakligen TDICCD: s förskjutna skarvningsmetod för att uppnå långa rader. Denna metod saknar emellertid bildrörelsekompensation, vilket leder till en betydande minskning av bildupplösningen. Därför är bildrörelsekompensation nödvändig. Mekanisk rörelsekompensation och elektronisk kompensation är de två vanliga metoderna. Denna artikel fokuserar på realtidskontrollen av TDICCD-enhetens rotation för att uppnå bildrörelsekompensation. Vanliga roterande mekanismer kan inte uppfylla precisionskraven i rymden, vilket kräver utveckling av flexibla gångjärn utan gap, ingen friktion, ingen smörjning och hög upplösning. Det gångjärn som utvecklats i detta dokument är baserat på en specifik kamerakonstruktion, som kräver en rotationsvinkel på 6-8 °, mittdrift som inte överstiger 10 μm och dimensioner inom 40 mm × 60 mm.

Flexibel gångjärnsdesign:

Flera typiska flexibla gångjärnskonstruktioner introduceras, inklusive det svängda flexibla gångjärnet, split-tube flexibelt gångjärn och fritt flexande flexibelt gångjärn. Medan dessa gångjärn uppvisar god flexibilitet och ett stort antal rotationsvinklar, lider de av betydande mittdrift när de utsätts för yttre krafter. Det gemensamma kännetecknet för dessa gångjärn är användningen av flera vass för deformation, vilket uppnår koncentrerad deformation genom distribuerad flexibilitet. Den strukturella stabiliteten hos multi-reed-konfigurationer är emellertid svår att säkerställa i rymdmiljön. Därför betonas behovet av ytterligare forskning för att tillämpa dessa komponenter på rymden. För att ta itu med dessa problem föreslås en ny fjärils flexibel gångjärnsdesign, som innehåller en V-formad design och symmetrisk struktur, inspirerad av hjultypens flexibelt gångjärn.

Analys av fjärils flexibelt gångjärn:

Den geometriska modellen för fjärilsflexibla gångjärn analyseras med hjälp av den ändliga elementmetoden. Gångjärnet består av sammankopplade gångjärn med en V-formad design, vilket möjliggör en ökad längd på den flexibla enheten utan att kompromissa med dess tjocklek. Analysen visar att designen effektivt minskar stressen genom att distribuera kraften över fyra delar och implementera vektorförskjutning för att minimera mittdrift. Den maximala spänningen är ungefär 499,8 MPa, inom det tillåtna spänningsområdet för det valda materialet. Gångjärnet uppnår en rotationsvinkel på 8 ° och en mittdrift på 3,557 μm, och uppfyller designkraven. Förhållandet mellan radien och mittdrift undersöks också, med en 17 mm radie som anses vara optimalt för gångjärnsdesignen. Dessutom avslöjar analysen ett linjärt samband mellan kraft och förskjutning, vilket möjliggör exakt kontroll av rotationsvinkeln.

Sammanfattningsvis är en ny typ av flexibelt gångjärn med stor vinkel utformad med hjälp av den ändliga elementmetoden och dess prestanda analyseras. Den föreslagna V-formade designen, superpositionsteorin och symmetrisk layout resulterar i ökad flexibilitet, minskad mittdrift och stress. Gångjärnet uppnår en maximal rotationsvinkel på 16 °, en maximal mittdrift på 3,557 μm och en maximal spänning på 499,8 MPa, som uppfyller designkraven. Analysen av kraftförskjutningsförhållandet bekräftar vidare gångjärnets utmärkta linjära elasticitet. Sammantaget utställer det utvecklade gångjärnet praktiskt värde och kan tillämpas i olika scenarier, såsom öppningsceremonier, affärsutställningar och produktkampanjer.