有限元方法设计和性能分析新的大角度灵活的hinge_hinge知道

摘要：在柔性铰链研究领域，具有较大变形，小压力和小中心漂移的柔性铰链的发展一直是一个具有挑战性的问题。 本文提出了一种具有V形结构，叠加理论和对称布局方法的柔性铰链的新型设计，灵感来自某些外国柔性铰链。 进行了一项概念研究，以设计这种灵活的铰链，建立数学模型并分析其性能。 有限元方法分析表明，设计方法通过延长截面，减少其中心漂移和最大应力来提高铰链的柔韧性，从而最大旋转角约为16°，最大中心漂移为3.557μm，最大应力为499.8 MPA，满足初始设计要求。 这些结果证实了铰链的实际价值。

当前，空间光学遥控传感器主要采用TDICCD交错的剪接方法来实现长线数组。 但是，该方法缺乏图像运动补偿，导致图像分辨率显着降低。 因此，需要图像运动补偿。 机械图像运动补偿和电子补偿是两种常见方法。 本文重点介绍了TDICCD设备旋转的实时控制，以实现图像运动补偿。 普通的旋转机制无法满足太空中的精确要求，因此需要开发柔性铰链，没有间隙，没有摩擦，没有润滑和高分辨率。 本文开发的铰链基于特定的摄像头设计，需要旋转角度为6-8°，中心漂移不超过10μm，尺寸不超过40mm×60mm。

柔性铰链设计：

引入了几种典型的柔性铰链设计，包括交错的柔性铰链，拆分管柔性铰链和自由反射的柔性铰链。 尽管这些铰链表现出良好的柔韧性和较大的旋转角度，但在受外部力量的影响时，它们会遭受明显的中心漂移。 这些铰链的共同特征是使用多个芦苇进行变形，通过分布式柔韧性实现集中变形。 但是，在太空环境中很难确保多reed配置的结构稳定性。 因此，强调了进一步研究将这些组件应用于空间的需求。 为了解决这些问题，提出了一种新的蝴蝶柔性铰链设计，其中包含了V型柔性铰链的启发，其中包括V形设计和对称结构。

蝴蝶柔性铰链的分析：

使用有限元方法分析蝴蝶柔性铰链的几何模型。 铰链由带有V形设计的互连铰链组成，从而使柔性单元的长​​度增加而不损害其厚度。 分析表明，该设计通过在四个部分中分配力并实现向量抵消以最大程度地减少中心漂移来有效地减少压力。 在所选材料的允许应力范围内，最大应力约为499.8 MPa。 铰链达到8°的旋转角度，中心漂移为3.557μm，满足设计要求。 还研究了半径和中心漂移之间的关系，对铰链设计的17mm半径为17mm。 此外，该分析揭示了力与位移之间的线性关系，从而可以精确控制旋转角度。

总之，使用有限元方法设计了一种新型的大角度柔性铰链，并分析了其性能。 提出的V形设计，叠加理论和对称布局会增加柔韧性，中心漂移减少和压力。 铰链达到16°的最大旋转角度，最大中心漂移为3.557μm，最大应力为499.8 MPa，满足了设计要求。 对力 - 置换关系的分析进一步证实了铰链的出色线性弹性。 总体而言，开发的铰链具有实用价值，可以在各种情况下应用，例如开幕仪式，商业展览和产品促销。