การวิเคราะห์ความแข็งและการทดสอบการทดลองของคู่มือบานพับที่ยืดหยุ่นของระนาบกลไกกลไกความรู้

บานพับที่ยืดหยุ่นเป็นกลไกเชิงกลที่ใช้การเสียรูปแบบยืดหยุ่นย้อนกลับของวัสดุเพื่อส่งการเคลื่อนไหวและพลังงาน พบแอปพลิเคชันในสาขาต่าง ๆ เช่นการบินและอวกาศการผลิตเลนส์และวิศวกรรมชีวภาพ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมามีการใช้บานพับที่ยืดหยุ่นในสาขาเทคโนโลยีวิศวกรรมเช่นการจัดตำแหน่งไมโครการวัดแพลตฟอร์มออปติคัลกลไกการปรับขนาดเล็กและกลไกการปรับใช้พื้นที่เสาอากาศขนาดใหญ่

ข้อได้เปรียบที่สำคัญของบานพับที่ยืดหยุ่นคือการออกแบบแบบบูรณาการที่ช่วยให้การเคลื่อนที่และการส่งพลังงานโดยไม่ต้องใช้ฟันเฟืองแรงเสียดทานช่องว่างเสียงรบกวนการสึกหรอและมีความไวต่อการเคลื่อนไหวสูง บานพับที่มีความยืดหยุ่นหนึ่งประเภทคือบานพับที่ยืดหยุ่นของระนาบซึ่งโดยทั่วไปจะทำโดยใช้สปริงใบธรรมดา บานพับที่ยืดหยุ่นของระนาบนำเสนอชุดประกอบโครงสร้างที่เรียบง่ายและค่าใช้จ่ายในการประมวลผลต่ำทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการออกแบบเครื่องจักรกลที่แม่นยำ

มีสี่รูปแบบโครงสร้างทั่วไปของกลไกคู่มือบานพับที่ยืดหยุ่น ได้แก่ ประเภท I, Type II, Type III และ Type IV กลไกเหล่านี้มักจะใช้สำหรับคำแนะนำที่มีความแม่นยำสูงในการใช้งานต่างๆ ในบรรดาพวกเขา Type I เป็นกลไกคู่มือแบบกึ่งยืดหยุ่นแบบกึ่งยืดหยุ่นกลไกที่รู้จักกันดีสำหรับโครงสร้างขนาดกะทัดรัดและความเสถียร อย่างไรก็ตามอาจมีแนวโน้มที่จะเหนื่อยล้า Type II เป็นกลไกคู่มือกกคู่ขนานพร้อมแผ่นเสริมซึ่งให้ชิ้นส่วนมากขึ้น แต่มีความต้านทานต่อความล้าลดลงเมื่อเทียบกับประเภท I Type III เป็นกลไกคู่มือกกคู่ขนานที่ง่ายกว่า แต่ขาดความเสถียรโดยรวม Type IV ซึ่งเป็นกลไกคู่มือบานพับที่ยืดหยุ่นของระนาบเอาชนะจุดอ่อนของ Type I และมีความเสถียรมากกว่า Type III มันมีศักยภาพที่ดีสำหรับแอปพลิเคชันต่างๆ

ในขณะที่กลไกคู่มือที่มีความยืดหยุ่นสามประเภทแรกได้รับการกล่าวถึงอย่างกว้างขวางในวรรณคดีกลไกคู่มือบานพับที่ยืดหยุ่นของระนาบ (ประเภท IV) ไม่ได้ใช้ในทางปฏิบัติและไม่มีทฤษฎีการออกแบบที่เกี่ยวข้องในวรรณคดีปัจจุบัน บทความนี้มีจุดมุ่งหมายที่จะเชื่อมช่องว่างนั้นโดยการจัดหาความแข็งทฤษฎีของความแข็งของบานพับที่ยืดหยุ่นของระนาบและสูตรการวิเคราะห์ความแข็งของกลไกการชี้นำ นอกจากนี้ยังรวมถึงการทดสอบการทดลองเพื่อตรวจสอบความถูกต้องของสูตรการวิเคราะห์

ความแข็งโค้งงอของบานพับที่มีความยืดหยุ่นของระนาบนั้นได้มาจากสมการโมเมนต์ดัดงอของกลไกวัสดุ โครงสร้างของส่วนบานพับระนาบถูกวิเคราะห์โดยพิจารณาจากขนาดและคุณสมบัติของแผ่นสแตนเลสที่ใช้ สูตรการวิเคราะห์ที่ได้รับเป็นพื้นฐานทางทฤษฎีสำหรับการทำความเข้าใจความแข็งของบานพับ

ในการตรวจสอบสูตรการวิเคราะห์ชุดกลไกคู่มือสี่เหลี่ยมด้านขนานที่ใช้บานพับที่ยืดหยุ่นของระนาบได้รับการออกแบบและประมวลผล การทดสอบการทดลองดำเนินการโดยใช้ความตึงเครียดของสปริงและเครื่องมือบีบอัดเพื่อวัดความสัมพันธ์การเคลื่อนที่ของแรงของกลไก ผลการทดสอบถูกนำมาเปรียบเทียบกับการคำนวณสูตรการวิเคราะห์และพบข้อตกลงที่ดีแม้ว่าจะมีข้อผิดพลาดเล็กน้อยที่ 4.7% ความคลาดเคลื่อนนั้นเกิดจากความจริงที่ว่าสูตรการวิเคราะห์นั้นพิจารณาถึงการเสียรูปของส่วนบานพับเท่านั้นไม่ใช่กกทั้งหมด

การประยุกต์ใช้งานจริงของกลไกคู่มือบานพับที่ยืดหยุ่นของระนาบได้แสดงให้เห็นผ่านการออกแบบอุปกรณ์ป้องกันการชนกันหัวแบบหนึ่งมิติสำหรับศูนย์วัดเกียร์ซีเอ็นซี อุปกรณ์นี้รวมโพรบ TESA แบบหนึ่งมิติกลไกคู่มือที่ยืดหยุ่นของระนาบและเซ็นเซอร์ตำแหน่งเพื่อให้แน่ใจว่าการป้องกันความปลอดภัยของโพรบ

โดยสรุปการศึกษาครั้งนี้ให้การสืบทอดทางทฤษฎีและการตรวจสอบความถูกต้องของการทดลองของความแข็งของกลไกคู่มือบานพับที่ยืดหยุ่นของระนาบ สูตรการวิเคราะห์แสดงความแม่นยำที่ดีแม้ว่าจะมีความแตกต่างเล็กน้อยเนื่องจากความเรียบง่ายที่เกิดขึ้นในสูตร การวิจัยในอนาคตควรพิจารณาถึงการเสียรูปของกกทั้งหมดและปัจจัยที่มีอิทธิพลอื่น ๆ เพื่อปรับปรุงความแม่นยำในการคำนวณของความแข็งของบานพับ การใช้งานจริงของกลไกคู่มือบานพับที่ยืดหยุ่นของระนาบแสดงให้เห็นถึงศักยภาพสำหรับการใช้งานด้านวิศวกรรมที่หลากหลาย