Uhesabuji wa kubadilika na uchambuzi wa utendaji wa mseto mpya wa pande moja-moja kwa moja-mduara1

Abstract:

Bawaba rahisi huchukua jukumu muhimu katika uwanja wa mifumo ndogo ya umeme (MEMS). Karatasi hii inaleta aina mpya ya bawaba inayoweza kubadilika inayoitwa moja kwa moja-moja kwa moja-duara-mseto mseto wa mseto. Kubadilika kwa bawaba hii kuhesabiwa kwa kutumia nadharia ya pili ya Karl, na matokeo yanahalalishwa kupitia uchambuzi wa kipengee. Vigezo vya muundo wa bawaba vinachambuliwa ili kuamua ushawishi wao juu ya kubadilika kwake. Ulinganisho pia hufanywa kati ya mseto wa mseto wa moja kwa moja na wa pande mbili-moja kwa moja, na inahitimishwa kuwa bawaba moja ya upande mmoja hutoa uwezo bora wa mzunguko na usikivu wa mzigo. Kwa jumla, bawaba inayobadilika ya mseto mmoja hutoa suluhisho la kuahidi kwa matumizi ya kompakt na ya kuhamisha sana katika uhandisi.

Katika nyanja zinazoibuka haraka za teknolojia ndogo ya elektroni, anga, na uhandisi wa kibaolojia, mifumo ya jadi ngumu haitoshi kukidhi mahitaji na mahitaji ya utumiaji. Mifumo rahisi, na saizi yao ndogo, kutokuwepo kwa msuguano wa mitambo na mapungufu, na unyeti mkubwa wa mwendo, zimepata uvumbuzi mkubwa katika taaluma mbali mbali, pamoja na mashine, roboti, kompyuta, udhibiti wa moja kwa moja, na kipimo cha usahihi. Sehemu muhimu ya mifumo rahisi ni bawaba rahisi, ambayo hutumia deformation ya elastic na mali ya kujiondoa ili kuondoa mwendo uliopotea na msuguano wa mitambo, na hivyo kufikia azimio la juu la uhamishaji. Bawaba moja inayoweza kubadilika inaweza kuainishwa kulingana na maumbo yao ya sehemu, kama vile arc, angle ya risasi, ellipse, parabola, na aina za hyperbola. Kati ya hizi, bawaba za pande zote na zinazoongoza hutumika sana kwa sababu ya muundo wao rahisi. Walakini, katika hali zingine ambapo nafasi inazuiliwa, hitaji la miundo ya kompakt limesababisha kuibuka kwa bawaba za upande mmoja, ambazo zimepata matumizi ya kina katika kipimo cha usahihi na msimamo. Kujengwa juu ya faida za bawaba za mseto na zisizo za kawaida, karatasi hii inapendekeza bawaba ya mseto isiyo na mseto, ambayo hutoa njia ya riwaya kwa matumizi ya uhandisi ya bawaba rahisi na muundo wa kompakt na makazi makubwa.

Uhesabuji wa kubadilika wa mseto wa mseto wa moja kwa moja wa mseto:

Bawaba ya mseto wa moja kwa moja wa mseto wa moja kwa moja wa mseto unajumuisha nusu ya bawaba ya duara moja kwa moja na nusu ya bawaba ya elliptical isiyo ya kawaida. Vigezo vyake vya jiometri ni pamoja na upana wa bawaba (B), unene wa chini (T), radius ya duara ya moja kwa moja (R), urefu wa bawaba (L), mhimili mkubwa wa ellipse (M), na mhimili wa nusu ya mhimili wa ellipse (N). Mchanganuo wa bawaba inayobadilika ni msingi wa dhana ya boriti ndogo ya cantilever iliyo na deform, na mwisho wa kulia uliowekwa na deformation inayosababishwa na nguvu na wakati. Ushawishi wa mzigo wa axial unazingatiwa, wakati athari za shear na torsion zinapuuzwa. Kulingana na nadharia ya pili ya kaseti, uhusiano kati ya deformation ya bawaba katika hatua ya 1 na mzigo uliotumika unaweza kuamua. Njia ya hesabu ya kubadilika inatokana na uhusiano huu na kuratibu za sehemu ya msalaba ya bawaba. Kupitia mahesabu muhimu, kubadilika kwa umoja wa mseto wa mseto wa moja kwa moja wa mseto unaweza kupatikana.

Uhesabuji wa mfano na uthibitisho wa kipengee:

Uhesabuji wa mfano unafanywa kwa kutumia formula ya hesabu ya kubadilika inayotokana kwa maadili tofauti ya mhimili wa nusu-ndogo (n) ya ellipse. Matokeo yanalinganishwa na matokeo ya uchambuzi wa kipengee (FEA) ili kuhakikisha usahihi wa formula. Kosa kati ya seti mbili za matokeo hupatikana kuwa chini ya 8%, ikithibitisha uhalali wa formula ya hesabu ya kubadilika.

Mchanganuo wa utendaji wa mseto wa mseto wa moja kwa moja wa mseto wa moja kwa moja:

Kubadilika kwa bawaba kunasukumwa na vigezo vyake vya nyenzo na muundo. Njia ya hesabu ya kubadilika inaonyesha kwamba modulus ya elastic (E) ni sawa na upana wa bawaba (B). Vigezo vingine, kama radius ya duara ya moja kwa moja (R), mhimili mkubwa wa ellipse (M), mhimili wa nusu ya mhimili wa ellipse (N), na unene wa chini (T), pia huathiri kubadilika. Mchanganuo wa formula ya hesabu ya kubadilika inaonyesha kuwa vigezo vyake ni nyeti zaidi kwa mabadiliko katika unene wa chini (t) wa bawaba.

Ulinganisho wa utendaji na pande mbili za mseto wa mseto wa moja kwa moja wa mseto:

Bawaba ya mseto wa moja kwa moja wa mseto wa moja kwa moja wa mseto hulinganishwa na mseto wa mseto wa moja kwa moja wa pande mbili-mseto uliopendekezwa katika fasihi. Uwiano wa kubadilika hutumiwa kama faharisi ya utendaji, hufafanuliwa kama uwiano wa kubadilika kwa unilateral kwa kubadilika kwa nchi mbili. Matokeo yanaonyesha kuwa bawaba ya mseto ya mseto ya unilateral hutoa uwezo bora wa mzunguko na unyeti wa mzigo ikilinganishwa na bawaba ya mseto wa nchi mbili.

Pendekezo la aina mpya ya bawaba inayobadilika, bawaba ya mseto ya unilateral, huleta uwezekano mpya wa matumizi ya uhandisi ambayo yanahitaji miundo ya kompakt na uhamishaji mkubwa. Mfumo wa hesabu ya kubadilika hutolewa kwa msingi wa nadharia ya pili ya Karl na kuhalalishwa kupitia uchambuzi wa kipengee. Vigezo vya miundo ya bawaba hupatikana ili kuathiri kubadilika kwake, na unene wa chini una ushawishi muhimu zaidi. Bawaba ya mseto ya unilateral ya mseto hufanya vizuri zaidi kuliko bawaba ya mseto wa nchi mbili kwa suala la uwezo wa mzunguko na unyeti wa mzigo. Kwa jumla, mseto wa mseto wa mseto wa unilateral hutoa matarajio ya kuahidi kwa matumizi anuwai ya uhandisi.