Sertlik Analizi ve Düzlemsel Esnek Menteşe Kılavuzu Mekanizmanın Deneysel Testi Mekanizma_ta Bilgi_ta

Esnek bir menteşe, hareket ve enerjiyi iletmek için malzemelerin geri dönüşümlü elastik deformasyonunu kullanan mekanik bir mekanizmadır. Havacılık, imalat, optik ve biyomühendislik gibi çeşitli alanlarda uygulamalar bulur. Son yıllarda, mikro konumlandırma, ölçüm, optik platformlar, mikro ayarlama mekanizmaları ve büyük ölçekli anten boşluk dağıtım mekanizmaları gibi mühendislik teknolojisi alanlarında esnek menteşelerin artan bir kullanımı olmuştur.

Esnek bir menteşenin temel avantajı, herhangi bir tepki, sürtünme, boşluk, gürültü, aşınma ve yüksek hareket hassasiyeti olmadan hareket ve enerji iletimine izin veren entegre tasarımıdır. Belirli bir esnek menteşe türü, tipik olarak sıradan yaprak yayları kullanılarak yapılan düzlemsel esnek menteşedir. Düzlemsel esnek menteşe, basit bir yapı düzeneği ve düşük işlem maliyeti sunar ve bu da onu hassas mekanik tasarım için özellikle uygun hale getirir.

Tip I, Tip II, Tip III ve Tip IV olmak üzere, esnek menteşe kılavuz mekanizmalarının dört yaygın yapısal formu vardır. Bu mekanizmalar genellikle çeşitli uygulamalarda yüksek hassasiyetli rehberlik için kullanılır. Bunlar arasında Tip I, kompakt yapısı ve stabilitesi ile bilinen yarı düz dairesel esnek bir menteşe kılavuzu mekanizmasıdır. Ancak, yorgunluğa eğilimli olabilir. Tip II, daha fazla parça sunan ancak Tip I'e kıyasla yorgunluk direncini azaltan bir takviye plakasına sahip paralel bir kamış kılavuzu mekanizmasıdır. Tip III daha basit bir paralel kamış kılavuzu mekanizmasıdır, ancak genel stabilite yoktur. Tip IV, düzlemsel esnek menteşe kılavuzu mekanizması, Tip I'in zayıf yönlerinin üstesinden gelir ve Tip III'ten daha kararlıdır. Çeşitli uygulamalar için büyük bir potansiyele sahiptir.

İlk üç esnek kılavuz mekanizması literatürde kapsamlı bir şekilde tartışılmış olsa da, düzlemsel esnek menteşe kılavuz mekanizması (tip IV) pratikte yaygın olarak kullanılmamaktadır ve mevcut literatürde ilgili tasarım teorisinin eksikliği vardır. Bu makale, düzlemsel esnek menteşenin bükülme sertliğinin teorik bir türevini ve yol gösterici mekanizmanın sertlik analizi formülünün teorik bir türevini sağlayarak bu boşluğu kapatmayı amaçlamaktadır. Ayrıca analitik formülün doğruluğunu doğrulamak için deneysel testleri de içerir.

Düzlemsel esnek menteşenin bükülme sertliği, malzeme mekaniğinin bükülme moment denklemine dayanarak türetilir. Düzlemsel menteşe kısmının yapısı, kullanılan paslanmaz çelik plakanın boyutları ve özellikleri göz önüne alındığında analiz edilir. Türetilmiş analitik formül, menteşenin sertliğini anlamak için teorik bir temel sağlar.

Analitik formülü doğrulamak için, düzlemsel esnek menteşeler kullanan bir dizi paralelkenar kılavuz mekanizmaları tasarlanmış ve işlenmiştir. Deneysel test, mekanizmanın kuvvet-yer değiştirme ilişkisini ölçmek için bir yay gerginliği ve sıkıştırma cihazı kullanılarak gerçekleştirilir. Test sonuçları analitik formülün hesaplamalarıyla karşılaştırılır ve%4.7'lik küçük bir göreceli hata olsa da iyi bir anlaşma bulunur. Tutarsızlık, analitik formülün tüm sazın değil, sadece menteşe kısmının deformasyonunu dikkate aldığı gerçeğine atfedilir.

Düzlemsel esnek menteşe kılavuz mekanizmasının pratik uygulaması, bir CNC dişli ölçüm merkezi için tek boyutlu bir ölçüm başı çarpışma önleyici cihaz tasarımı ile gösterilmiştir. Bu cihaz, probun güvenlik korumasını sağlamak için tek boyutlu bir TESA probunu, düzlemsel esnek bir kılavuz mekanizmasını ve bir konum sensörünü birleştirir.

Sonuç olarak, bu çalışma Teorik bir türev ve düzlemsel esnek menteşe kılavuz mekanizmasının sertliğinin deneysel validasyonunu sunmaktadır. Analitik formül, formülde yapılan basitleştirmeler nedeniyle hafif tutarsızlıklar da olsa iyi bir doğruluk gösterir. Gelecekteki araştırmalar, menteşenin sertliğinin hesaplama doğruluğunu artırmak için tüm kamış ve diğer etkileyici faktörlerin deformasyonunu dikkate almalıdır. Düzlemsel esnek menteşe kılavuz mekanizmanın pratik uygulaması, çeşitli mühendislik uygulamaları potansiyelini göstermektedir.