Аналіз жорсткості та експериментальний тест планарного гнучкого механізму шару механізму_inge знання_ta

Гнучкий шарнір - це механічний механізм, який використовує оборотну пружну деформацію матеріалів для передачі руху та енергії. Він знаходить додатки в різних галузях, таких як аерокосмічна, виробництво, оптика та біоінженерія. В останні роки спостерігається все більша кількість гнучких петлей у галузі інженерних технологій, таких як мікропозиція, вимірювання, оптичні платформи, механізми мікро-коригування та масштабні механізми розгортання простору антени.

Ключовою перевагою гнучкого шарніра є його інтегрована конструкція, яка дозволяє здійснювати передачу руху та енергії без будь -якого зворотного зв'язку, тертя, розриву, шуму, зносу та з високою чутливістю до руху. Один конкретний тип гнучкого шарніра - це площинний гнучкий шарнір, який, як правило, виготовляється з використанням звичайних листових пружин. Планарний гнучкий шарнір пропонує просту збірку структури та низьку вартість обробки, що робить його особливо придатним для точної механічної конструкції.

Існують чотири загальні структурні форми гнучких механізмів направляючого шарніра, а саме типу I, типу II, типу III та типу IV. Ці механізми часто використовуються для високоточних рекомендацій у різних програмах. Серед них тип I-це напівправлений круговий гнучкий механізм гнучкого шарніра, відомий своєю компактною структурою та стабільністю. Однак це може бути схильне до втоми. Тип II - це паралельний механізм очерету з арматурою, яка пропонує більше деталей, але має знижену стійкість до втоми порівняно з типом I. Тип III - це простіший паралельний посібник з очерету, але не вистачає загальної стабільності. Тип IV, планарний гнучкий механізм шарнірного шару, долає слабкі сторони I типу і є більш стабільним, ніж тип III. Він має великий потенціал для різних застосувань.

Незважаючи на те, що перші три типи гнучких механізмів посібників широко обговорювались у літературі, планарний гнучкий механізм шарнірного посібника (тип IV) зазвичай не використовується на практиці, і в поточній літературі відсутня відповідна теорія проектування. Ця стаття має на меті подолати цей розрив, забезпечуючи теоретичне виведення жорсткості згинання плоского гнучкого шарніра та формули аналізу жорсткості керуючого механізму. Він також включає експериментальне тестування для перевірки точності аналітичної формули.

Жорсткість вигину плоскої гнучкої шарніра виводиться на основі рівняння згинального моменту механіки матеріалу. Структура планарної частини шарніра аналізується, враховуючи розміри та властивості використовуваної пластини з нержавіючої сталі. Похідна аналітична формула дає теоретичну основу для розуміння жорсткості шарніра.

Для перевірки аналітичної формули набору механізмів паралелограмів, що використовують планарні гнучкі петлі, розроблений та оброблений. Експериментальне тестування проводиться за допомогою пружинного напруження та стиснення для вимірювання взаємозв'язку силового переміщення механізму. Результати тестів порівнюються з розрахунками аналітичної формули, і виявляється хороша згода, хоча і з невеликою відносною помилкою 4,7%. Розбіжність пояснюється тим, що аналітична формула розглядає лише деформацію частини шарніра, а не весь очерет.

Практичне застосування планарного механізму гнучкого шарніра демонструється за допомогою проектування одновимірного вимірювального пристрою проти зіткнення головки для вимірювального центру передач ЧПУ. Цей пристрій поєднує в собі одновимірний зонд TESA, планарний гнучкий механізм направлення та датчик положення для забезпечення захисту безпеки зонда.

На закінчення, це дослідження забезпечує теоретичне походження та експериментальну перевірку жорсткості планарного механізму гнучкого шарніра. Аналітична формула демонструє хорошу точність, хоча і з незначними розбіжностями через спрощення, зроблене у формулі. Майбутні дослідження повинні враховувати деформацію всього очерету та інших факторів, що впливають на вплив, щоб покращити точність розрахунку жорсткості шарніра. Практичне застосування планарного механізму гнучкого шарніра демонструє його потенціал для різних інженерних застосувань.