Phân tích độ cứng và thử nghiệm thử nghiệm của cơ chế hướng dẫn bản lề linh hoạt phẳng_ Breathe assge_ta

Một bản lề linh hoạt là một cơ chế cơ học sử dụng biến dạng đàn hồi có thể đảo ngược của vật liệu để truyền chuyển động và năng lượng. Nó tìm thấy các ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau như hàng không vũ trụ, sản xuất, quang học và kỹ thuật sinh học. Trong những năm gần đây, đã có sự sử dụng ngày càng tăng của bản lề linh hoạt trong các lĩnh vực công nghệ kỹ thuật như vị trí vi mô, đo lường, nền tảng quang học, cơ chế điều chỉnh vi mô và cơ chế triển khai không gian ăng ten quy mô lớn.

Ưu điểm chính của bản lề linh hoạt là thiết kế tích hợp của nó cho phép truyền chuyển động và năng lượng mà không có bất kỳ phản ứng dữ dội, ma sát, khoảng cách, nhiễu, hao mòn và độ nhạy chuyển động cao. Một loại bản lề linh hoạt cụ thể là bản lề linh hoạt phẳng, thường được làm bằng lò xo lá thông thường. Bản lề linh hoạt phẳng cung cấp một lắp ráp cấu trúc đơn giản và chi phí xử lý thấp, làm cho nó đặc biệt phù hợp cho thiết kế cơ học chính xác.

Có bốn hình thức cấu trúc phổ biến của các cơ chế hướng dẫn bản lề linh hoạt, cụ thể là loại I, loại II, loại III và loại IV. Các cơ chế này thường được sử dụng để hướng dẫn chính xác cao trong các ứng dụng khác nhau. Trong số đó, loại I là một cơ chế hướng dẫn bản lề linh hoạt hình tròn bán thẳng được biết đến với cấu trúc và độ ổn định nhỏ gọn của nó. Tuy nhiên, nó có thể dễ bị mệt mỏi. Loại II là một cơ chế hướng dẫn sậy song song với một tấm gia cố, cung cấp nhiều bộ phận hơn nhưng đã giảm khả năng chống mỏi so với loại I. Loại III là một cơ chế hướng dẫn sậy song song đơn giản hơn nhưng thiếu sự ổn định tổng thể. Loại IV, cơ chế hướng dẫn bản lề linh hoạt phẳng, khắc phục các điểm yếu của loại I và ổn định hơn loại III. Nó có tiềm năng lớn cho các ứng dụng khác nhau.

Mặc dù ba loại cơ chế hướng dẫn linh hoạt đầu tiên đã được thảo luận rộng rãi trong tài liệu, cơ chế hướng dẫn bản lề linh hoạt phẳng (loại IV) không được sử dụng phổ biến trong thực tế, và thiếu lý thuyết thiết kế liên quan trong tài liệu hiện tại. Bài viết này nhằm mục đích thu hẹp khoảng cách đó bằng cách cung cấp một dẫn xuất lý thuyết về độ cứng uốn của bản lề linh hoạt phẳng và công thức phân tích độ cứng của cơ chế hướng dẫn. Nó cũng bao gồm thử nghiệm thử nghiệm để xác nhận độ chính xác của công thức phân tích.

Độ cứng uốn của bản lề linh hoạt phẳng được lấy dựa trên phương trình mô men uốn của cơ học vật liệu. Cấu trúc của phần bản lề phẳng được phân tích, xem xét các kích thước và tính chất của tấm thép không gỉ được sử dụng. Công thức phân tích dẫn xuất cung cấp một cơ sở lý thuyết để hiểu độ cứng của bản lề.

Để xác minh công thức phân tích, một tập hợp các cơ chế hướng dẫn bằng hình bình hành sử dụng bản lề linh hoạt phẳng được thiết kế và xử lý. Thử nghiệm thử nghiệm được thực hiện bằng cách sử dụng một lực căng lò xo và dụng cụ nén để đo lường mối quan hệ biến đổi lực của cơ chế. Kết quả kiểm tra được so sánh với các tính toán của công thức phân tích và tìm thấy một thỏa thuận tốt, mặc dù có lỗi tương đối nhỏ là 4,7%. Sự khác biệt được quy cho thực tế là công thức phân tích chỉ xem xét biến dạng của phần bản lề chứ không phải toàn bộ sậy.

Ứng dụng thực tế của cơ chế hướng dẫn bản lề linh hoạt phẳng được thể hiện thông qua việc thiết kế một thiết bị chống va chạm đầu một chiều cho trung tâm đo bánh răng CNC. Thiết bị này kết hợp đầu dò TESA một chiều, cơ chế hướng dẫn linh hoạt phẳng và cảm biến vị trí để đảm bảo bảo vệ an toàn của đầu dò.

Tóm lại, nghiên cứu này cung cấp một dẫn xuất lý thuyết và xác nhận thực nghiệm về độ cứng của cơ chế hướng dẫn bản lề linh hoạt phẳng. Công thức phân tích cho thấy độ chính xác tốt, mặc dù có sự khác biệt nhỏ do sự đơn giản hóa được thực hiện trong công thức. Nghiên cứu trong tương lai nên xem xét sự biến dạng của toàn bộ sậy và các yếu tố ảnh hưởng khác để cải thiện độ chính xác tính toán của độ cứng của bản lề. Ứng dụng thực tế của cơ chế hướng dẫn bản lề linh hoạt phẳng thể hiện tiềm năng của nó cho các ứng dụng kỹ thuật khác nhau.