Pagkalkula ng kakayahang umangkop at pagsusuri ng pagganap ng isang bagong solong panig na tuwid na bilog-ellipse hybri

Abstract:

Ang mga kakayahang umangkop na bisagra ay nakakuha ng makabuluhang katanyagan sa larangan ng mga micro-electromekanikal na sistema (MEMS). Ang papel na ito ay nagpapakilala ng isang uri ng nobela ng nababaluktot na bisagra, lalo na ang single-sided straight-circle-ellipse hybrid flexible hinge. Ang pangalawang teorema ni Karl, isang computational formula para sa kakayahang umangkop ng pabilog at elliptical hybrid flexible hinges ay iminungkahi. Ang nagmula na formula ay napatunayan sa pamamagitan ng hangganan na pagsusuri ng elemento at paghahambing na pagsusuri. Ang epekto ng bawat istruktura na parameter ng unilateral hybrid flexible hinge sa kakayahang umangkop ay nasuri. Bukod dito, ang isang paghahambing ay ginawa gamit ang dobleng panig na straight-circle-ellipse hybrid na nababaluktot na bisagra upang ipakita ang higit na mahusay na kapasidad ng pag-ikot at pag-load ng sensitivity ng unilateral na disenyo. Ang panukala ng unilateral hybrid flexible hinges ay nagtatanghal ng isang bagong avenue para sa mga aplikasyon ng engineering na nangangailangan ng mga compact na istruktura at malalaking pag -iwas.

Ang pagdating ng micro-electromekanikal na teknolohiya, aerospace engineering, at biological engineering ay binigyang diin ang mga limitasyon ng tradisyonal na mahigpit na mekanismo sa mga kinakailangan sa disenyo at paggamit. Ang mga nababaluktot na mekanismo ay nag -aalok ng maraming mga pakinabang tulad ng maliit na sukat, kawalan ng mekanikal na alitan, walang gaps, at sensitivity ng mataas na paggalaw. Ito ay humantong sa kanilang malawak na paggamit sa iba't ibang mga disiplina, kabilang ang mga makinarya, robotics, computer, awtomatikong kontrol, at pagsukat ng katumpakan. Ang pangunahing sangkap ng mga nababaluktot na mekanismo ay ang nababaluktot na bisagra, na nag-aalis ng nawala na paggalaw at mekanikal na alitan sa pamamagitan ng nababanat na pagpapapangit at mga katangian ng pagbawi sa sarili, na nagpapahintulot sa mas mataas na mga resolusyon sa pag-aalis. Ang mga single-axis flexible hinges ay inuri sa iba't ibang mga hugis, tulad ng arko, anggulo ng tingga, ellipse, parabola, at hyperbola. Kabilang sa mga ito, ang mga tuwid at mga uri ng anggulo ng tingga ay malawak na ginagamit dahil sa kanilang mga simpleng istruktura. Gayunpaman, sa ilang mga aplikasyon kung saan ang puwang ay limitado, ang mga single-sided flexible hinges ay lumitaw bilang isang ginustong pagpipilian, paghahanap ng utility sa pagsukat at pagpoposisyon.

Mga pamamaraan:

Pagbuo sa nabanggit na pananaliksik, ang pag -aaral na ito ay nagmumungkahi ng isang bagong uri ng kakayahang umangkop na bisagra na tinatawag na unilateral hybrid flexible hinge, na pinagsasama ang mga pakinabang ng hybrid at unilateral flexible hinges. Ang formula ng pagkalkula ng kakayahang umangkop para sa bisagra na ito ay nagmula batay sa pangalawang teorema ni Karl, at ang pagganap nito ay napatunayan sa pamamagitan ng hangganan na pagsusuri ng elemento. Sinusuri din ng pag -aaral ang impluwensya ng iba't ibang mga istruktura ng istruktura sa kakayahang umangkop ng bisagra.

Mga resulta at talakayan:

Ang formula ng pagkalkula ng kakayahang umangkop para sa unilateral straight-circle-ellipse hybrid flexible hinge ay nagpapahiwatig na ang kakayahang umangkop ay nakasalalay sa parehong mga materyal at istruktura na mga parameter. Ang nagmula na pormula ay nagpapakita na ang mga parameter ng kakayahang umangkop ay inversely proporsyonal sa lapad ng bisagra, habang ang mga parameter tulad ng straight-circle radius, ellipse semi-major axis, semi-minor axis, at minimum na kapal ay nakakaimpluwensya din sa kakayahang umangkop. Sa pamamagitan ng pagsusuri, napansin na ang kakayahang umangkop ay bumababa sa isang pagtaas sa semi-minor axis ng ellipse, tumataas na may pagbawas sa minimum na kapal, at nagbabago nang hindi linear na may iba't ibang kapal. Ang impluwensya ng minimum na kapal sa kakayahang umangkop ay natagpuan na mas makabuluhan kumpara sa iba pang mga parameter.

Ang isang paghahambing ay iginuhit sa pagitan ng unilateral straight-circle-ellipse hybrid na nababaluktot na bisagra at ang dobleng panig na tuwid na bilog-ellipse hybrid na nababaluktot na bisagra na iminungkahi sa naunang panitikan. Ang kakayahang umangkop ay nakilala bilang ang pinakamahalagang katangian ng nababaluktot na mga bisagra, at isang kamag -anak na ratio ng kakayahang umangkop, na tinukoy bilang Cday, ay ipinakilala upang ihambing ang dalawang disenyo ng bisagra. Inihayag ng pagsusuri na ang unilateral hybrid flexible hinge ay nagpapakita ng higit na kapasidad ng pag -ikot at sensitivity ng pag -load kumpara sa disenyo ng bilateral. Ang kakayahang umangkop ng unilateral hybrid flexible hinge ay humigit -kumulang na 1.37 beses na mas mataas kaysa sa disenyo ng bilateral.

Ang pag -aaral na ito ay nagtatanghal ng isang komprehensibong pagsusuri ng unilateral hybrid flexible hinge, isang makabagong nababaluktot na disenyo ng bisagra na nag -aalok ng mga compact na istruktura at malalaking displacement. Ang nakuha na formula ng pagkalkula ng kakayahang umangkop ay napatunayan sa pamamagitan ng hangganan na pagsusuri ng elemento, na nagpapakita ng isang error sa loob ng 8%. Ang impluwensya ng mga istruktura ng istruktura sa kakayahang umangkop ay nasuri, na may minimum na kapal ng bisagra na kinilala bilang ang pinaka -maimpluwensyang parameter. Bukod dito, ang isang paghahambing sa bilateral hybrid flexible hinge ay nagtatampok ng higit na mahusay na pagganap ng unilateral na disenyo sa mga tuntunin ng kapasidad ng pag -ikot at sensitivity ng pag -load. Ang iminungkahing unilateral hybrid flexible hinge ay magbubukas ng mga bagong posibilidad para sa aplikasyon ng engineering ng nababaluktot na bisagra sa iba't ibang mga industriya.