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1
摘要：這項研究重點是研究直束圓形彎曲鉸鏈的柔韌性矩陣。 基於懸臂梁理論得出了鉸鏈內平面變形的分析計算方法。 建立了靈活性矩陣的閉環分析模型，並在考慮角半徑和鉸鏈厚度時提供了靈活性矩陣的簡化計算公式。 此外，開發了鉸鏈的有限元模型，以驗證分析模型的準確性。 對於不同的鉸鏈結構參數，分析了靈活性矩陣參數的分析和模擬值之間的相對誤差。 結果表明分析模型是準確的，並且可以在可接受的限制內控制相對誤差。
靈活的鉸鏈由於高運動分辨率，沒有摩擦和簡單的製造過程而被廣泛用於精密設備。 這些鉸鏈依賴於自己的彈性變形來傳輸或轉換運動，力或能量，從而消除了對剛性組件的需求。 靈活鉸鏈的關鍵參數直接影響其動態特性和最終定位精度。 先前的研究集中在不同類型的柔性鉸鏈上，但是對直束圓形彎曲鉸鏈進行了有限的研究。 本文旨在通過研究此類鉸鏈的靈活性矩陣來填補這一研究空白。
1. 直束圓形柔性鉸鏈的柔韌性矩陣:
筆直的圓形柔性鉸鍊是具有圓角的板結構，以避免應力濃度。 鉸鏈的幾何參數包括高度，長度，厚度和圓角半徑。 基於平面內變形的衍生分析計算方法，建立了鉸鏈靈活性矩陣的閉環分析模型。 分析了不同的鉸鏈結構參數的靈活性矩陣參數，併計算分析值和仿真值之間的相對誤差。
2. 靈活性矩陣的有限元驗證:
為了驗證分析模型的準確性，使用UGNX Nastran軟件創建了鉸鏈的有限元模型。 將帶有單位力/力矩的鉸鏈鉸鏈的仿真結果與分析值進行了比較。 分析了靈活性矩陣參數的分析和模擬值之間的相對誤差，分析了鉸鍊長度與厚度（L/T）以及角半徑與厚度（R/T）的不同比率。
2.1 l/t對靈活性矩陣參數的影響:
當比率L/T大於或等於4時，柔性矩陣參數的分析和模擬值之間的相對誤差在5.5％以內。 對於小於4的比率，由於細長梁假設的局限性，相對誤差顯著增加。 因此，閉環分析模型適用於具有較大L/T比的鉸鏈。
2.2 r/t對靈活性矩陣參數的影響:
靈活性矩陣參數的分析和模擬值之間的相對誤差隨比率r/t的增加而增加。 對於0.1和0.5之間的比率，可以在9％以內控制相對誤差。 對於0.2和0.3之間的比率，可以在6.5％以內控制相對誤差。
2.3 R/T對簡化靈活性矩陣參數的影響:
考慮到比率r/t，提供了靈活性矩陣參數的簡化分析公式。 簡化的分析值和仿真值之間的相對誤差隨比率r/t的增加而增加。 對於0.3和0.2之間的比率，相對誤差可以分別在9％和7％之內控制。
直束圓形彎曲鉸鏈的柔性矩陣的開發閉環分析模型為柔性鉸鍊和機制的設計和優化提供了理論基礎。 通過有限元模擬驗證模型的準確性，相對誤差在不同的鉸鏈結構參數的可接受限制之內。 這項研究有助於理解和應用各種精確設備中的直光圓形彎曲鉸鏈。
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。
對於那些希望獲得時尚的人來說，隱藏的鉸鍊是一個絕佳的選擇
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