Produzione e ricerca di cerniere flessibili a Y_Novità del settore

Con il rapido avanzamento dei macchinari moderni verso l'alta velocità e l'alta precisione, c'è una crescente domanda di cerniere flessibili e meccanismi conformi in vari campi come robot di micromanipolazione, strumenti ottici di precisione, veicoli aerospaziali e attrezzature industriali. Queste cerniere offrono vantaggi quali assenza di spazi vuoti, resistenza agli urti e assenza di usura [1-5]. Le cerniere flessibili possono essere classificate come del tipo a micromovimento o del tipo a corsa ampia in base alla loro corsa di movimento. Sebbene siano state condotte ricerche approfondite sulle cerniere flessibili da studiosi di tutto il mondo [6-7], esistono ancora alcune limitazioni in termini di grande deformazione e grande corsa. Pertanto, i ricercatori si stanno concentrando sullo sviluppo di cerniere flessibili che offrano maggiore precisione, maggiore rigidità fuori asse e struttura più semplice per soddisfare la crescente domanda di meccanismi paralleli.

Sono stati proposti vari approcci per migliorare le cerniere flessibili con grande deformazione e grande corsa. Li Zongxuan et al. hanno introdotto un metodo di diagramma di progettazione adimensionale per progettare una cerniera flessibile biassiale di tipo Cartwheel [8], mentre Chen Guimin et al. ha proposto una cerniera flessibile ellittica con taglio profondo con maggiore precisione e formule di calcolo analitiche derivate per l'angolo di rotazione, l'accuratezza della rotazione e lo stress massimo [9]. Zong Guanghua et al. ha progettato una cerniera flessibile cava iperbolica con vantaggi come un ampio angolo di rotazione e un'elevata stabilità, ma presentava anche sfide come una struttura complessa e una significativa deriva dell'asse [10]. Kikuchi N e Bi Shusheng hanno proposto una cerniera flessibile rotante a lamelle incrociate che offre alta precisione e ampio angolo di rotazione ma presenta una struttura complicata [11-12]. Goldfarb et al. ha sviluppato una cerniera flessibile a cilindro diviso che consente un angolo di rotazione di 150°, ampliando l'ambito di applicazione delle cerniere flessibili [13]. Smith ha proposto un giunto rotante a forma di botte con una trave a pareti sottili che presenta una deriva assiale minima ma è più complessa nella struttura e nella produzione [14].

Sebbene le suddette cerniere flessibili abbiano compiuto notevoli progressi, presentano ancora problemi quali la grande deriva dell'asse, la bassa rigidità fuori asse e la struttura complessa. Per affrontare queste limitazioni, questo articolo propone una cerniera flessibile di tipo Y, che viene analizzata e studiata utilizzando i software ANSYS e ADAMS. La cerniera flessibile viene realizzata mediante macchina utensile a controllo numerico e assemblata. La deriva dell'asse della cerniera flessibile a forma di Y viene misurata attraverso esperimenti e un esperimento di traiettoria circolare viene condotto su una piattaforma parallela 3-RRR.

La progettazione della cerniera flessibile di tipo Y prevede la progettazione dello schema e la determinazione del centro di rotazione. La cerniera flessibile a Y è composta da due aste rigide e due molle a balestra identiche a forma di arco, dove l'angolo centrale delle molle a balestra è di 135°. Solidworks2014 viene utilizzato per la modellazione e la simulazione 3D per determinare il centro di rotazione. Vengono inoltre determinati il ​​metodo di installazione e i requisiti di viaggio ottimali e la simulazione cinematica viene eseguita utilizzando Solidworks2014.

Per convalidare la precisione del movimento e le caratteristiche della corsa rotatoria di grandi dimensioni della cerniera flessibile di tipo Y, la divisione della mesh degli elementi finiti e la simulazione del movimento vengono condotte utilizzando gli strumenti software ANSYS e ADAMS. I dati risultanti vengono elaborati e analizzati utilizzando MATLAB, il che conferma che la cerniera flessibile di tipo Y soddisfa i requisiti della piattaforma parallela.

La cerniera flessibile di tipo Y viene poi prodotta fisicamente lavorando e assemblando la molla a balestra e l'asta rigida utilizzando materiali diversi. Viene condotta una serie di esperimenti, inclusa la misurazione della deriva dell'asse ed esperimenti di traiettoria sul banco di prova parallelo. I risultati dimostrano che la cerniera flessibile di tipo Y migliora efficacemente la precisione del movimento della piattaforma parallela.

In conclusione, questo studio propone una cerniera flessibile a forma di Y che affronta i limiti delle cerniere flessibili esistenti. I risultati sperimentali confermano che la cerniera flessibile di tipo Y offre alta precisione, una struttura semplice e un ampio angolo di rotazione, rendendola un sostituto adatto per le coppie girevoli in piattaforme planari parallele e migliorando significativamente la loro precisione di movimento. AOSITE Hardware, un'impresa standardizzata, si distingue nel mercato globale dell'hardware ed è riconosciuta da molte istituzioni internazionali per il suo impegno nel fornire un eccellente servizio clienti.

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