Aosita, ya que 1993
Revisado
Abstracto:
Para lograr una bisagra flexible con mayor flexibilidad y mayor precisión de rotación, se desarrolló un diseño novedoso para una bisagra flexible circular recta. La flexibilidad, precisión y vida útil de la fatiga de esta nueva bisagra se compararon y analizaron con una bisagra flexible circular recta tradicional. Los resultados demostraron que la nueva bisagra flexible circular recta exhibía mayor flexibilidad y mayor precisión de rotación en comparación con la bisagra tradicional. La vida de fatiga de ambas bisagras es casi infinita. En general, la nueva bisagra flexible superó a la bisagra tradicional y cumplió con los requisitos de diseño.
1.
Las bisagras flexibles han sido objeto de extensas investigaciones debido a sus aplicaciones en sistemas microelectromecánicos, instrumentación de precisión y micromanipulación. Estas bisagras son de tamaño pequeño, sin espacios, sin fricción mecánica y muy sensibles. Los investigadores han mostrado interés en el diseño de bisagras flexibles [1-3]. Las propiedades críticas de las bisagras flexibles incluyen rigidez (flexibilidad), precisión y características de tensión [4-5]. Dado que las bisagras flexibles son propensas a fallar por fatiga en comparación con las estructuras rígidas, el análisis de fatiga es necesario durante la fase de diseño [6-7].
En este artículo se presenta un nuevo diseño para una bisagra flexible circular recta. La flexibilidad, precisión y vida útil de esta bisagra se analizan utilizando el software de elementos finitos Workbench 15.0. El rendimiento de la nueva bisagra se compara con el de la bisagra flexible circular recta tradicional.
2. Análisis de rendimiento de las bisagras
Para diseñar una bisagra flexible confiable, es fundamental analizar sus características fundamentales. Los principales parámetros de rendimiento de una bisagra flexible incluyen flexibilidad, precisión y vida útil a la fatiga.
2.1 Análisis de flexibilidad
La flexibilidad (rigidez) es un parámetro de diseño crucial para las bisagras flexibles. La ecuación (1) muestra que cuando otros parámetros permanecen constantes, un ancho de bisagra más pequeño (b) da como resultado una mayor flexibilidad. Por lo tanto, la nueva bisagra flexible circular recta, con un ancho de incisión más estrecho (b1), exhibe una flexibilidad mejorada. Se realizó un análisis de elementos finitos utilizando Workbench 15.0 para verificar la flexibilidad de las dos bisagras. Se aplicaron las mismas propiedades del material, carga y condiciones límite para ambas bisagras. Como material para el modelo de bisagra se eligió acero inoxidable, con un módulo elástico de 190 GPa y un índice de Poisson de 0,305. Las dimensiones de la bisagra flexible circular recta tradicional fueron: longitud de la bisagra (a) = 30 mm, ancho (b) = 10 mm, altura (h) = 10 mm, espesor mínimo (t) = 1 mm y radio del arco (r ) = 4,5 mm
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