有限元方法設計和性能分析新的大角度靈活的hinge_hinge知道

摘要：在柔性鉸鏈研究領域，具有較大變形，小壓力和小中心漂移的柔性鉸鏈的發展一直是一個具有挑戰性的問題。 本文提出了一種具有V形結構，疊加理論和對稱佈局方法的柔性鉸鏈的新型設計，靈感來自某些外國柔性鉸鏈。 進行了一項概念研究，以設計這種靈活的鉸鏈，建立數學模型並分析其性能。 有限元方法分析表明，設計方法通過延長截面，減少其中心漂移和最大應力來提高鉸鏈的柔韌性，從而最大旋轉角約為16°，最大中心漂移為3.557μm，最大應力為499.8 MPA，滿足初始設計要求。 這些結果證實了鉸鏈的實際價值。

當前，空間光學遙控傳感器主要採用TDICCD交錯的剪接方法來實現長線數組。 但是，該方法缺乏圖像運動補償，導致圖像分辨率顯著降低。 因此，需要圖像運動補償。 機械圖像運動補償和電子補償是兩種常見方法。 本文重點介紹了TDICCD設備旋轉的實時控制，以實現圖像運動補償。 普通的旋轉機制無法滿足太空中的精確要求，因此需要開發柔性鉸鏈，沒有間隙，沒有摩擦，沒有潤滑和高分辨率。 本文開發的鉸鏈基於特定的攝像頭設計，需要旋轉角度為6-8°，中心漂移不超過10μm，尺寸不超過40mm×60mm。

柔性鉸鏈設計:

引入了幾種典型的柔性鉸鏈設計，包括交錯的柔性鉸鏈，拆分管柔性鉸鍊和自由反射的柔性鉸鏈。 儘管這些鉸鍊錶現出良好的柔韌性和較大的旋轉角度，但在受外部力量的影響時，它們會遭受明顯的中心漂移。 這些鉸鏈的共同特徵是使用多個蘆葦進行變形，通過分佈式柔韌性實現集中變形。 但是，在太空環境中很難確保多reed配置的結構穩定性。 因此，強調了進一步研究將這些組件應用於空間的需求。 為了解決這些問題，提出了一種新的蝴蝶柔性鉸鏈設計，其中包含了V型柔性鉸鏈的啟發，其中包括V形設計和對稱結構。

蝴蝶柔性鉸鏈的分析:

使用有限元方法分析蝴蝶柔性鉸鏈的幾何模型。 鉸鏈由帶有V形設計的互連鉸鏈組成，從而使柔性單元的長​​度增加而不會損害其厚度。 分析表明，該設計通過在四個部分中分配力並實現向量抵消以最大程度地減少中心漂移來有效地減少壓力。 在所選材料的允許應力範圍內，最大應力約為499.8 MPa。 鉸鏈達到8°的旋轉角度，中心漂移為3.557μm，滿足設計要求。 還研究了半徑和中心漂移之間的關係，對鉸鏈設計的17mm半徑為17mm。 此外，該分析揭示了力與位移之間的線性關係，從而可以精確控制旋轉角度。

總之，使用有限元方法設計了一種新型的大角度柔性鉸鏈，並分析了其性能。 提出的V形設計，疊加理論和對稱佈局會增加柔韌性，中心漂移減少和壓力。 鉸鏈達到16°的最大旋轉角度，最大中心漂移為3.557μm，最大應力為499.8 MPa，滿足了設計要求。 對力 - 置換關係的分析進一步證實了鉸鏈的出色線性彈性。 總體而言，開發的鉸鏈具有實用價值，可以在各種情況下應用，例如開幕儀式，商業展覽和產品促銷。