Розрахунок гнучкості та аналіз продуктивності нового одностороннього прямокле-Еліпса Hybri

Абстрактний:

Гнучкі петлі набули значної популярності в галузі мікроелектромеханічних систем (MEMS). У цьому документі представлено новий тип гнучкого шарніра, а саме односторонній гібридний гнучкий шарнір. Запропоновано використання другої теореми Карла, обчислювальної формули гнучкості кругових та еліптичних гібридних гнучких петель. Похідна формула підтверджується за допомогою аналізу кінцевих елементів та порівняльного аналізу. Проаналізовано вплив кожного структурного параметра одностороннього гібридного гнучкого шарніра на його гнучкість. Крім того, проводиться порівняння з двостороннім гібридним шарніром прямого кола-еліпса, щоб продемонструвати чудову ємність обертання та чутливість навантаження односторонньої конструкції. Пропозиція односторонніх гібридних гнучких петель представляє новий проспект для інженерних застосувань, що потребують компактних конструкцій та великих переміщень.

Поява мікроелектромеханічної технології, аерокосмічної інженерії та біологічної інженерії підкреслили обмеження традиційних жорстких механізмів у задоволенні вимог дизайну та використання. Гнучкі механізми пропонують численні переваги, такі як невеликий розмір, відсутність механічного тертя, відсутність прогалин та висока чутливість до руху. Це призвело до їх широкого використання в різних дисциплінах, включаючи машини, робототехніку, комп’ютери, автоматичне управління та точність вимірювання. Ключовим компонентом гнучких механізмів є гнучкий шарнір, який виключає втрачений рух та механічне тертя за допомогою пружних деформацій та властивостей самозакоханого, що дозволяє отримати більш високі роздільні рішення переміщення. Одноосидні гнучкі петлі класифікуються на різні форми, такі як дуга, кут свинцю, еліпс, парабола та гіпербола. Серед них типи кута прямих та свинцю широко використовуються завдяки їх простим структурам. Однак у певних додатках, де простір обмежений, однобічні гнучкі петлі стали кращим вибором, знаходячи корисність у точності вимірювання та позиціонування.

Методи:

Спираючись на вищезгадане дослідження, це дослідження пропонує новий тип гнучкого шарніра, який називається одностороннім гібридним гнучким шарніром, який поєднує переваги гібридних та односторонніх гнучких петель. Формула розрахунку гнучкості для цього шарніра отримується на основі другої теореми Карла, і її ефективність перевіряється за допомогою аналізу кінцевих елементів. Дослідження також вивчає вплив різних структурних параметрів на гнучкість шарніра.

Результати та обговорення:

Формула розрахунку гнучкості для одностороннього гібридного шарнірного шарнірного шарніра вказує на те, що гнучкість залежить як від матеріальних, так і від структурних параметрів. Похідна формула демонструє, що параметри гнучкості обернено пропорційні ширині шарніра, тоді як такі параметри, як радіус прямого кола, еліпс напів-майор, напівмінорна вісь і мінімальна товщина також впливають на гнучкість. За допомогою аналізу спостерігається, що гнучкість зменшується зі збільшенням напівмінорної осі еліпса, збільшується зі зменшенням мінімальної товщини та змінюється нелінійно з різною товщиною. Вплив мінімальної товщини на гнучкість виявляється більш значущим порівняно з іншими параметрами.

Порівняння проводиться між одностороннім гібридним шарніром з прямокло-Еліпс та двостороннім гібридним шарніром, що пропонується двосторонніми круглими гібридами, запропонованим у попередній літературі. Гнучкість визначається як найважливіша характеристика гнучких петель, і відносне коефіцієнт гнучкості, позначений як Cday, вводиться для порівняння двох конструкцій шарнірів. Аналіз показує, що односторонній гібридний гнучкий шарнір демонструє більшу здатність обертання та чутливість навантаження порівняно з двосторонньою конструкцією. Гнучкість одностороннього гібридного гнучкого шарніра приблизно в 1,37 рази вище, ніж у двосторонній конструкції.

У цьому дослідженні представлений всебічний аналіз одностороннього гібридного гнучкого шарніра, інноваційної гнучкої конструкції шарнір, який пропонує компактні структури та великі переміщення. Формула обчислення гнучкості перевіряється за допомогою аналізу кінцевих елементів, демонструючи помилку в межах 8%. Аналізується вплив структурних параметрів на гнучкість, з мінімальною товщиною шарніра, визначеною як найбільш впливовим параметром. Крім того, порівняння з двостороннім гібридним гнучким шарніром підкреслює чудові показники односторонньої конструкції з точки зору обертальної ємності та чутливості до навантаження. Запропонований односторонній гібридний гнучкий шарнір відкриває нові можливості для інженерного застосування гнучких петлей у різних галузях.