Pananaliksik sa teoretikal na batayan ng pag -optimize ng disenyo ng nababaluktot na mga bisagra at nababaluktot na mga mekanismo ng katawan

Pinalawak

Ang mga kakayahang umangkop na bisagra ay nakakuha ng makabuluhang pansin sa mga aparato ng katumpakan dahil sa kanilang kakayahang magpadala ng paggalaw o enerhiya sa pamamagitan ng nababanat na pagpapapangit sa halip na mga mahigpit na sangkap. Kung ikukumpara sa tradisyonal na mga bisagra ng paggalaw, ang mga kakayahang umangkop na bisagra ay nag -aalok ng mga pakinabang tulad ng mataas na resolusyon ng paggalaw, walang alitan, walang pagpapadulas, at isang simpleng proseso ng pagmamanupaktura. Malawakang ginagamit ang mga ito sa iba't ibang mga aparato ng katumpakan, kabilang ang mga projection lithography layunin lens, silikon wafer workbenches, electronic scanning mikroskopes, space optical remote sensor, at katumpakan at pagproseso ng ultra-katumpakan. Ang mga pangunahing mga parameter ng mga sumusunod na mekanismo, tulad ng nababaluktot na bisagra, direktang nakakaapekto sa mga dinamikong katangian at kawastuhan ng pagpoposisyon sa pagtatapos. Samakatuwid, ang malawak na pananaliksik ay isinasagawa upang maunawaan ang kakayahang umangkop ng mga kakayahang umangkop. Ang papel na ito ay naglalayong pag -aralan ang kakayahang umangkop sa matrix ng tuwid na beam na bilugan na mga bisagra ng flexure, pag -aralan ang mga parameter nito, at magbigay ng isang teoretikal na batayan para sa kanilang disenyo at pag -optimize.

Flexibility matrix ng tuwid na beam na bilugan na mga bisagra ng flexure:

Ang tuwid na beam na bilugan ng flexure hinge ay binubuo ng isang tuwid na istraktura ng sheet ng beam na may mga bilog na sulok sa mga dulo ng bisagra upang maiwasan ang konsentrasyon ng stress. Ang pangunahing mga geometriko na mga parameter ay kinabibilangan ng taas ng bisagra (H), haba ng bisagra (L), kapal ng bisagra (T), at bisagra na fillet radius (R). Upang pag-aralan ang pagpapapangit ng eroplano ng bisagra, ang isang pamamaraan ng pagkalkula ng analytical batay sa teorya ng cantilever beam ay nagmula. Ang pamamaraang ito ay nagtatatag ng isang closed-loop analytical model para sa in-plane flexibility matrix ng nababaluktot na bisagra. Bilang karagdagan, ang isang pinasimple na formula ng pagkalkula para sa kakayahang umangkop na matrix ay ibinibigay kapag ibinibigay ang ratio ng radius ng Hinge Corner sa kapal (R/T).

Tapos na ang pag -verify ng elemento:

Upang mapatunayan ang nagmula na pormula ng analytical, ang isang hangganan na modelo ng elemento ng tuwid na beam na bilugan na flexure hinge ay itinatag gamit ang software ng UGNX NASTRAN. Ang mga resulta ng kunwa ng hangganan na modelo ng elemento ay inihambing sa mga analytical na halaga ng mga parameter ng kakayahang umangkop na matrix. Ang kamag -anak na error sa pagitan ng dalawa ay nasuri para sa iba't ibang mga pagkakaiba -iba sa mga istruktura ng istruktura ng bisagra, tulad ng ratio ng haba ng bisagra hanggang sa kapal (L/T) at ang ratio ng radius ng Hinge Corner sa kapal (R/T).

Mga Resulta:

Ipinapakita ng pagsusuri na para sa mga ratios ng L/T na mas malaki kaysa o katumbas ng 4, ang kamag -anak na error sa pagitan ng mga analytical at kunwa na mga halaga ng kakayahang umangkop na matrix ay nasa loob ng 5.5%. Gayunpaman, para sa mga ratios ng L/T na mas mababa sa 4, ang kamag -anak na error ay medyo malaki dahil sa kawalan ng kakayahang gawing simple ang cantilever beam sa isang payat na sinag. Ipinapahiwatig nito na ang closed-loop analytical model ay mas angkop para sa mga malalaking kaso ng L/T.

Tungkol sa ratio R/T, ang pagsusuri ay nagpapakita na kapag 0.1 ≤ r/t ≤ 0.5, ang kamag -anak na error sa pagitan ng mga analytical at kunwa na mga halaga ay maaaring kontrolado sa loob ng 9%. Bilang karagdagan, kapag ang 0.2 ≤ r/t ≤ 0.3, ang kamag -anak na error ay maaaring kontrolado sa loob ng 6.5%. Ang mga natuklasang ito ay nagpapakita ng kawastuhan at kakayahang magamit ng closed-loop analytical model para sa kakayahang umangkop na matrix.

Ang closed-loop analytical model na binuo sa pag-aaral na ito ay nagbibigay ng isang teoretikal na batayan para sa disenyo at pag-optimize ng tuwid na beam na bilugan na mga bisagra ng flexure. Ang pagsusuri ay nagpakita na ang modelo ay maaaring tumpak na mahulaan ang mga parameter ng kakayahang umangkop sa matrix kapag isinasaalang -alang ang mga pagkakaiba -iba sa haba ng bisagra, kapal, at radius ng sulok. Ang mga natuklasang ito ay mag -aambag sa pagsulong ng mga sumusunod na mekanismo at ang kanilang mga aplikasyon sa mga aparato ng katumpakan.