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Abstrato:
Para obter uma dobradiça flexível com maior flexibilidade e maior precisão rotacional, foi desenvolvido um novo design para uma dobradiça flexível circular reta. A flexibilidade, precisão e resistência à fadiga desta nova dobradiça foram comparadas e analisadas em relação a uma dobradiça flexível circular reta tradicional. Os resultados demonstraram que a nova dobradiça flexível circular reta exibiu maior flexibilidade e maior precisão de rotação em comparação com a dobradiça tradicional. A vida à fadiga de ambas as dobradiças é quase infinita. No geral, a nova dobradiça flexível superou a dobradiça tradicional e atendeu aos requisitos de design.
1.
Dobradiças flexíveis têm sido objeto de extensa pesquisa devido às suas aplicações em sistemas microeletromecânicos, instrumentação de precisão e micromanipulação. Essas dobradiças são pequenas, sem folgas, desprovidas de atrito mecânico e altamente sensíveis. Pesquisadores demonstraram interesse no projeto de dobradiças flexíveis [1-3]. As propriedades críticas das dobradiças flexíveis incluem rigidez (flexibilidade), precisão e características de tensão [4-5]. Como as dobradiças flexíveis são propensas à falha por fadiga em comparação com estruturas rígidas, a análise de fadiga é necessária durante a fase de projeto [6-7].
Neste artigo, é apresentado um novo projeto para uma dobradiça flexível circular reta. A flexibilidade, precisão e resistência à fadiga desta dobradiça são analisadas usando o software de elementos finitos Workbench 15.0. O desempenho da nova dobradiça é comparado ao da tradicional dobradiça reta circular flexível.
2. Análise de desempenho de dobradiça
Para projetar uma dobradiça flexível confiável, é essencial analisar suas características fundamentais. Os principais parâmetros de desempenho de uma dobradiça flexível incluem flexibilidade, precisão e resistência à fadiga.
2.1 Análise de Flexibilidade
A flexibilidade (rigidez) é um parâmetro de projeto crucial para dobradiças flexíveis. A equação (1) mostra que quando outros parâmetros permanecem constantes, uma largura de dobradiça menor (b) resulta em maior flexibilidade. Portanto, a nova dobradiça flexível circular reta, com uma largura de incisão mais estreita (b1), apresenta maior flexibilidade. A análise de elementos finitos utilizando o Workbench 15.0 foi realizada para verificar a flexibilidade das duas dobradiças. As mesmas propriedades de material, carga e condições de contorno foram aplicadas para ambas as dobradiças. O aço inoxidável, com módulo de elasticidade de 190 GPa e índice de Poisson de 0,305, foi escolhido como material para o modelo da dobradiça. As dimensões da dobradiça flexível circular reta tradicional foram: comprimento da dobradiça (a) = 30 mm, largura (b) = 10 mm, altura (h) = 10 mm, espessura mínima (t) = 1 mm e raio do arco (r ) = 4,5 mm
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