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Zusammenfassung: In diesem Artikel werden das Design und die Analyse eines flexiblen Deform-X-Scharniers vorgestellt. Die äquivalente Steifigkeit des Scharniers wird rechnerisch ermittelt und eine theoretische Berechnungsformel für die äquivalente Steifigkeit der Biege-Torsions-Kopplung abgeleitet. Die Richtigkeit der Formel wird durch theoretische Analyse und ABAQUS-Simulation überprüft. Es wird ein Vergleich und eine Leistungsanalyse zwischen dem flexiblen X-Typ-Scharnier und dem flexiblen Deform-X-Scharnier durchgeführt. Es wurde festgestellt, dass der Biegeverformungswinkel des Deform-X-Scharniers bei gleichem Drehmoment dreimal größer ist als der des X-Typ-Scharniers. Die Fehleranalyse zeigt, dass der nutzbare Bereich des Deform-X-Scharniers größer ist. Es wird ein physikalisches Modell eines planaren Viergelenk-Klappmechanismus auf Basis des Deform-X-Scharniers entworfen und getestet, das die erwartete Verformungsfähigkeit demonstriert. Abschließend wird die Verformung eines auf dem X-Typ-Scharnier basierenden Viergelenkmechanismus mit der des Deform-X-Scharniers bei gleichem Moment verglichen, wobei sich zeigt, dass die Verformung des letzteren größer ist.
Ein flexibler Mechanismus ist ein Mechanismus, der die elastische Verformung flexibler Komponenten nutzt, um Kraft oder Bewegung zu erzeugen. Aufgrund des begrenzten Verformungsbereichs ist die Konstruktion flexibler Mechanismen im Vergleich zu starren Mechanismen oft anspruchsvoller. Der planare Faltmechanismus (Laminaemergentmechanisms, LEMs) ist vorteilhaft, da er eine dreidimensionale Bewegung durch zweidimensionale Bearbeitung dünner Plattenebenen realisieren kann. Es kombiniert Merkmale orthogonaler Mechanismen, metamorpher Mechanismen und flexibler Mechanismen. Der Schlüsselfaktor beim Einsatz von LEMs ist die Gestaltung flexibler Scharniere, die Abmessungen, Randbedingungen und Materialeigenschaften umfasst. Frühere Studien haben theoretische Formeln vorgeschlagen und verschiedene Arten flexibler Scharniere für LEMs entworfen. Dieser Artikel konzentriert sich jedoch auf die Konstruktion eines flexiblen Deform-X-Scharniers, analysiert dessen Biege-Torsions-Kopplungssegment, leitet eine theoretische Berechnungsformel für seine äquivalente Steifigkeit ab und führt eine Biegeleistungs- und Fehleranalyse durch. Außerdem wird ein physikalisches Modell eines planaren Viergelenk-Klappmechanismus basierend auf dem Deform-X-Scharnier entworfen und getestet.
1. Flexibles Deform-X-Scharnierdesign:
Basierend auf dem Konzept der gemischt zugfesten (MTR) flexiblen Scharniere, die in der früheren Literatur vorgeschlagen wurden, wurde das flexible Deform-X-Scharnier entwickelt
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