Herstellung und Forschung von Y-förmigen flexiblen Scharnieren_Branchennachrichten

Mit der rasanten Weiterentwicklung moderner Maschinen hin zu hoher Geschwindigkeit und hoher Präzision besteht eine wachsende Nachfrage nach flexiblen Scharnieren und nachgiebigen Mechanismen in verschiedenen Bereichen wie Mikromanipulationsrobotern, optischen Präzisionsinstrumenten, Luft- und Raumfahrtfahrzeugen und Industrieanlagen. Diese Scharniere bieten Vorteile wie Spaltfreiheit, Schlagfestigkeit und Verschleißfreiheit [1-5]. Flexible Scharniere können je nach Bewegungshub in Mikrobewegungsscharniere oder Großhubscharniere eingeteilt werden. Obwohl von Wissenschaftlern auf der ganzen Welt umfassende Forschung zu flexiblen Scharnieren durchgeführt wurde [6-7], gibt es immer noch einige Einschränkungen im Hinblick auf große Verformung und großen Hub. Daher konzentrieren sich Forscher auf die Entwicklung flexibler Scharniere, die eine höhere Präzision, eine größere außeraxiale Steifigkeit und eine einfachere Struktur bieten, um der steigenden Nachfrage nach Parallelmechanismen gerecht zu werden.

Zur Verbesserung flexibler Scharniere mit großer Verformung und großem Hub wurden verschiedene Ansätze vorgeschlagen. Li Zongxuan et al. führte eine dimensionslose Entwurfsdiagrammmethode ein, um ein biaxiales flexibles Scharnier vom Cartwheel-Typ zu entwerfen [8], während Chen Guimin et al. schlug ein tief eingeschnittenes elliptisches flexibles Scharnier mit höherer Präzision vor und leitete analytische Berechnungsformeln für Drehwinkel, Drehgenauigkeit und maximale Spannung ab [9]. Zong Guanghua et al. entwarf ein hyperbolisches hohles flexibles Scharnier mit Vorteilen wie großem Drehwinkel und hoher Stabilität, stellte jedoch auch Herausforderungen wie eine komplexe Struktur und eine erhebliche Achsendrift dar [10]. Kikuchi N und Bi Shusheng schlugen ein flexibles, über Kreuzflügel drehbares Scharnier vor, das hohe Präzision und einen großen Drehwinkel bietet, aber eine komplizierte Struktur aufweist [11–12]. Goldfarb et al. haben ein flexibles Scharnier mit geteiltem Zylinder entwickelt, das einen Drehwinkel von 150° ermöglicht und so den Anwendungsbereich flexibler Scharniere erweitert [13]. Smith schlug ein tonnenförmiges Drehgelenk mit einem dünnwandigen Balken vor, das eine minimale axiale Drift aufweist, aber komplexer in Struktur und Herstellung ist [14].

Obwohl die oben genannten flexiblen Scharniere erhebliche Fortschritte gemacht haben, weisen sie immer noch Probleme wie eine große Achsendrift, eine geringe Steifigkeit außerhalb der Achse und eine komplexe Struktur auf. Um diese Einschränkungen zu beseitigen, schlägt dieser Artikel ein flexibles Scharnier vom Y-Typ vor, das mit ANSYS- und ADAMS-Software analysiert und untersucht wird. Das flexible Scharnier wird mit einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine hergestellt und montiert. Die Achsendrift des Y-förmigen flexiblen Scharniers wird durch Experimente gemessen und ein Kreisbahnexperiment wird auf einer 3-RRR-Parallelplattform durchgeführt.

Das Design des flexiblen Y-Scharniers umfasst einen Schemaentwurf und die Bestimmung des Drehzentrums. Das Y-förmige flexible Scharnier besteht aus zwei starren Stangen und zwei identischen bogenförmigen Blattfedern, wobei der Mittelpunktswinkel der Blattfedern 135° beträgt. Solidworks2014 wird für die 3D-Modellierung und Simulation zur Bestimmung des Rotationszentrums verwendet. Außerdem werden die optimale Installationsmethode und die Verfahranforderungen ermittelt und eine Kinematiksimulation mit Solidworks2014 durchgeführt.

Um die Bewegungspräzision und die großen Drehhubeigenschaften des flexiblen Y-Scharniers zu validieren, werden Finite-Elemente-Netzteilung und Bewegungssimulation mit ANSYS- und ADAMS-Softwaretools durchgeführt. Die resultierenden Daten werden mit MATLAB verarbeitet und analysiert, was bestätigt, dass das flexible Y-Typ-Scharnier die Anforderungen der Parallelplattform erfüllt.

Das flexible Y-Scharnier wird dann physisch hergestellt, indem die Blattfeder und die starre Stange aus verschiedenen Materialien verarbeitet und zusammengebaut werden. Es wird eine Reihe von Experimenten durchgeführt, darunter Achsendriftmessungen und Trajektorienexperimente auf dem Parallelprüfstand. Die Ergebnisse zeigen, dass das flexible Y-Scharnier die Bewegungsgenauigkeit der Parallelplattform effektiv verbessert.

Zusammenfassend schlägt diese Studie ein Y-förmiges flexibles Scharnier vor, das die Einschränkungen bestehender flexibler Scharniere beseitigt. Die experimentellen Ergebnisse bestätigen, dass das flexible Y-Scharnier eine hohe Präzision, eine einfache Struktur und einen großen Drehwinkel bietet, was es zu einem geeigneten Ersatz für Drehpaare in planaren parallelen Plattformen macht und deren Bewegungsgenauigkeit erheblich verbessert. AOSITE Hardware, ein standardisiertes Unternehmen, sticht auf dem globalen Hardware-Markt heraus und wird von vielen internationalen Institutionen für sein Engagement für einen hervorragenden Kundenservice anerkannt.

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