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Avec l'évolution rapide des machines modernes vers une vitesse et une précision élevées, il existe une demande croissante de charnières flexibles et de mécanismes conformes dans divers domaines tels que les robots de micromanipulation, les instruments optiques de précision, les véhicules aérospatiaux et les équipements industriels. Ces charnières offrent des avantages tels que l'absence d'espace, la résistance aux chocs et l'absence d'usure [1-5]. Les charnières flexibles peuvent être classées comme du type à micro-mouvement ou du type à grande course en fonction de leur course de mouvement. Bien que des recherches approfondies aient été menées sur les charnières flexibles par des chercheurs du monde entier [6-7], il existe encore certaines limites en termes de déformation importante et de course importante. Par conséquent, les chercheurs se concentrent sur le développement de charnières flexibles offrant une plus grande précision, une plus grande rigidité hors axe et une structure plus simple pour répondre à la demande croissante de mécanismes parallèles.
Diverses approches ont été proposées pour améliorer les charnières flexibles présentant une grande déformation et une grande course. Li Zongxuan et coll. ont introduit une méthode de diagramme de conception sans dimension pour concevoir une charnière flexible biaxiale de type Cartwheel [8], tandis que Chen Guimin et al. ont proposé une charnière flexible elliptique à coupe profonde avec une plus grande précision et des formules de calcul analytique dérivées pour l'angle de rotation, la précision de rotation et la contrainte maximale [9]. Zong Guanghua et coll. ont conçu une charnière flexible creuse hyperbolique présentant des avantages tels qu'un grand angle de rotation et une stabilité élevée, mais elle présentait également des défis tels qu'une structure complexe et une dérive d'axe importante [10]. Kikuchi N et Bi Shusheng ont proposé une charnière flexible rotative à lames croisées qui offre une haute précision et un grand angle de rotation mais présente une structure compliquée [11-12]. Goldfarb et coll. ont développé une charnière flexible à barillet divisé qui permet un angle de rotation de 150°, élargissant ainsi le champ d'application des charnières flexibles [13]. Smith a proposé un joint rotatif en forme de tonneau avec une poutre à paroi mince qui présente une dérive axiale minimale mais dont la structure et la production sont plus complexes [14].
Bien que les charnières flexibles susmentionnées aient fait des progrès considérables, elles présentent toujours des problèmes tels qu'une dérive dans un grand axe, une faible rigidité hors axe et une structure complexe. Pour remédier à ces limitations, cet article propose une charnière flexible de type Y, qui est analysée et étudiée à l'aide des logiciels ANSYS et ADAMS. La charnière flexible est fabriquée à l'aide d'une machine-outil à commande numérique et assemblée. La dérive de l'axe de la charnière flexible en forme de Y est mesurée par des expériences et une expérience de trajectoire circulaire est menée sur une plate-forme parallèle 3-RRR.
La conception de la charnière flexible de type Y implique une conception schématique et la détermination du centre de rotation. La charnière flexible en forme de Y comprend deux tiges rigides et deux ressorts à lames identiques en forme d'arc, l'angle au centre des ressorts à lames étant de 135°. Solidworks2014 est utilisé pour la modélisation et la simulation 3D afin de déterminer le centre de rotation. La méthode d'installation optimale et les exigences de déplacement sont également déterminées, et la simulation cinématique est réalisée à l'aide de Solidworks2014.
Pour valider la précision du mouvement et les caractéristiques de grande course de rotation de la charnière flexible de type Y, la division du maillage par éléments finis et la simulation du mouvement sont effectuées à l'aide des outils logiciels ANSYS et ADAMS. Les données résultantes sont traitées et analysées à l'aide de MATLAB, ce qui confirme que la charnière flexible de type Y répond aux exigences de la plateforme parallèle.
La charnière flexible de type Y est ensuite produite physiquement en traitant et en assemblant le ressort à lames et la tige rigide à l'aide de différents matériaux. Une série d'expériences est menée, notamment des mesures de dérive d'axe et des expériences de trajectoire sur le banc d'essai parallèle. Les résultats démontrent que la charnière flexible de type Y améliore efficacement la précision du mouvement de la plate-forme parallèle.
En conclusion, cette étude propose une charnière flexible en forme de Y qui répond aux limites des charnières flexibles existantes. Les résultats expérimentaux confirment que la charnière flexible de type Y offre une haute précision, une structure simple et un grand angle de rotation, ce qui en fait un remplacement approprié pour les paires tournantes dans les plates-formes parallèles planaires et améliore considérablement leur précision de mouvement. AOSITE Hardware, une entreprise standardisée, se distingue sur le marché mondial du matériel et est reconnue par de nombreuses institutions internationales pour son engagement à fournir un excellent service client.
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