Esnek menteşelerin ve esnek vücut mekanizmalarının tasarım optimizasyonunun teorik temeline ilişkin araştırma1

Özet: Bu araştırma, düz ışın yuvarlak bükülme menteşelerinin esneklik matrisini incelemeye odaklanmaktadır. Menteşenin düzlem içi deformasyonu için analitik hesaplama yöntemi, konsol ışını teorisine dayanarak türetilir. Esneklik matrisi için kapalı döngü analitik model kurulur ve köşe yarıçapı ve menteşe kalınlığı göz önüne alındığında esneklik matrisi için basitleştirilmiş bir hesaplama formülü sağlanır. Ek olarak, analitik modelin doğruluğunu doğrulamak için menteşenin sonlu bir eleman modeli geliştirilmiştir. Esneklik matris parametrelerinin analitik ve simülasyon değerleri arasındaki göreceli hata, farklı menteşe yapısı parametreleri için analiz edilir. Sonuçlar, analitik modelin doğru olduğunu ve göreceli hataların kabul edilebilir sınırlar dahilinde kontrol edilebileceğini göstermektedir.

Esnek menteşeler, yüksek hareket çözünürlüğü, sürtünme ve basit üretim süreci avantajları nedeniyle hassas cihazlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu menteşeler, hareket, kuvvet veya enerjiyi iletmek veya dönüştürmek için kendi elastik deformasyonlarına güvenerek sert bileşenlere olan ihtiyacı ortadan kaldırır. Esnek bir menteşenin temel parametreleri, dinamik özelliklerini ve son konumlandırma doğruluğunu doğrudan etkiler. Önceki araştırmalar farklı esnek menteşelere odaklanmıştır, ancak düz ışın yuvarlak bükülme menteşeleri üzerinde sınırlı çalışmalar yapılmıştır. Bu makale, bu tür menteşelerin esneklik matrisini inceleyerek bu araştırma boşluğunu doldurmayı amaçlamaktadır.

1. Düz kiriş yuvarlak esnek menteşelerin esneklik matrisi:

Düz ışın yuvarlak esnek menteşe, stres konsantrasyonunu önlemek için yuvarlak köşelere sahip bir tabaka yapısıdır. Menteşenin geometrik parametreleri yükseklik, uzunluk, kalınlık ve fileto yarıçapını içerir. Menteşenin esneklik matrisi için kapalı döngüsel bir analitik model, düzlem içi deformasyon için türetilmiş analitik hesaplama yöntemine dayanılarak kurulmuştur. Esneklik matris parametreleri farklı menteşe yapısı parametreleri için analiz edilir ve analitik ve simülasyon değerleri arasındaki göreceli hata hesaplanır.

2. Esneklik matrisinin sonlu elemanı doğrulaması:

Analitik modelin doğruluğunu doğrulamak için, menteşenin sonlu bir eleman modeli UGNX NASTRAN yazılımı kullanılarak oluşturulur. Birim kuvvet/moment ile yüklenen menteşenin simülasyon sonuçları analitik değerlerle karşılaştırılır. Esneklik matris parametrelerinin analitik ve simülasyon değerleri arasındaki göreceli hata, farklı menteşe uzunluğu (L/T) ve köşe yarıçapı (R/T) oranları için analiz edilir.

2.1 L/T'nin esneklik matris parametreleri üzerindeki etkisi:

Esneklik matris parametrelerinin analitik ve simülasyon değerleri arasındaki göreceli hata, L/T oranı 4'ten büyük veya 4'e eşit olduğunda% 5.5 içinde bulunmuştur. 4 yaşından küçük oranlar için, ince ışın varsayımının sınırlamaları nedeniyle göreceli hata önemli ölçüde artar. Bu nedenle, kapalı döngü analitik model, daha büyük L/T oranlarına sahip menteşeler için uygundur.

2.2 R/T'nin esneklik matris parametreleri üzerindeki etkisi:

Esneklik matris parametrelerinin analitik ve simülasyon değerleri arasındaki göreceli hata, R/T oranındaki artışla artar. 0.1 ve 0.5 arasındaki oranlar için, göreceli hata%9 içinde kontrol edilebilir. 0.2 ve 0.3 arasındaki oranlar için, göreceli hata%6.5 içinde kontrol edilebilir.

2.3 R/T'nin Basitleştirilmiş Esneklik Matris Parametreleri Üzerine Etkisi:

Esneklik matris parametreleri için basitleştirilmiş analitik formüller R/T oranı göz önüne alındığında sağlanır. Basitleştirilmiş analitik değerler ile simülasyon değerleri arasındaki göreceli hata, R/T oranındaki bir artışla artar. 0.3 ve 0.2 arasındaki oranlar için, nispi hata sırasıyla% 9 ve% 7 içinde kontrol edilebilir.

Düz ışın yuvarlak esnek menteşeler için esneklik matrisinin geliştirilmiş kapalı döngü analitik modeli, esnek menteşelerin ve mekanizmaların tasarımı ve optimizasyonu için teorik bir temel sağlar. Modelin doğruluğu sonlu eleman simülasyonları ile doğrulanır ve göreceli hatalar farklı menteşe yapısı parametreleri için kabul edilebilir sınırlar dahilindedir. Bu araştırma, çeşitli hassas cihazlarda düz ışın yuvarlak bükülme menteşelerinin anlaşılmasına ve uygulanmasına katkıda bulunur.