基於設計優化柔性鉸鍊和柔性身體機制的設計基礎的研究
擴展
柔性鉸鏈由於能夠通過彈性變形而不是剛性組件傳輸運動或能量的能力，因此在精密設備中引起了極大的關注。 與傳統的運動鉸鏈相比，靈活的鉸鏈提供了高運動分辨率，無摩擦，沒有潤滑和簡單的製造過程等優點。 它們已被廣泛用於各種精密設備，包括投影光刻目標鏡頭，矽晶圓工作台，電子掃描顯微鏡，空間光學遙控傳感器以及精度和超精確處理。 兼容機制的關鍵參數，例如靈活的鉸鏈，直接影響末端的動態特徵和定位精度。 因此，已經進行了廣泛的研究，以了解靈活的鉸鏈的靈活性。 本文旨在研究直束圓形彎曲鉸鏈的柔韌性矩陣，分析其參數，並為其設計和優化提供理論基礎。
直束圓形彎曲鉸鏈的柔韌性矩陣:
筆直的圓形彎曲鉸鏈由直束板結構組成，鉸鏈末端有圓角，以避免應力濃度。 主要幾何參數包括鉸鏈高度（H），鉸鍊長度（L），鉸鏈厚度（T）和鉸鏈圓角半徑（R）。 為了分析鉸鏈的平面內變形，得出了基於懸臂梁理論的分析計算方法。 該方法為柔性鉸鏈的平面柔性矩陣建立了一個閉環分析模型。 此外，當給出鉸鏈拐角半徑與厚度（R/T）的比率時，還提供了一個簡化的計算公式。
有限元驗證:
為了驗證派生的分析公式，使用UGNX Nastran軟件建立了直束圓形彎曲鉸鏈的有限元模型。 將有限元模型的仿真結果與靈活性矩陣參數的分析值進行比較。 分析兩者之間的相對誤差，以分析鉸鏈結構參數的不同變化，例如，鉸鍊長度與厚度（L/T）的比率以及鉸鏈角半徑與厚度（R/T）的比率。
結果:
分析表明，對於大於或等於4的L/T比，柔性矩陣的分析值和模擬值之間的相對誤差在5.5％以內。 但是，對於小於4的L/T比，由於無法將懸臂梁簡化為細長的光束，因此相對誤差相對較大。 這表明閉環分析模型更適合大型L/T病例。
關於比率r/t，分析表明，當0.1≤r/t≤0.5時，分析值和模擬值之間的相對誤差可以在9％之內控制。 另外，當0.2≤r/t≤0.3時，可以在6.5％以內控制相對誤差。 這些發現證明了靈活性矩陣的閉環分析模型的準確性和適用性。
在這項研究中開發的閉環分析模型為直束圓形彎曲鉸鏈設計和優化提供了理論基礎。 分析表明，在考慮鉸鍊長度，厚度和角半徑變化時，模型可以準確預測柔性矩陣參數。 這些發現將有助於提高合規機制及其在精確設備中的應用。
這兩種材料具有不同的品質，影響其性能、耐用性和應用。 在本文中，我們深入研究鉸鏈的世界，比較鋼和鋁的變體，以確定哪種材料占主導地位。
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