Соответствующий механизм
В машиностроении податливый механизм — это гибкий механизм , обеспечивающий передачу силы и движения посредством упругой деформации тела . Он получает часть или все свое движение от относительной гибкости своих членов, а не только от суставов твердого тела . Это могут быть монолитные (цельные) или бесшовные конструкции. [ Править ] Некоторые распространенные устройства, которые используют совместимые механизмы, — это защелки рюкзака и скрепки. Одним из старейших примеров использования податливых конструкций является лук и стрелы . [1]
Кинематический анализ может быть использован для проектирования податливого механизма путем создания псевдожесткой модели механизма. [1] В этой модели гибкие сегменты моделируются как жесткие звенья , соединенные с шарнирными соединениями с торсионными пружинами . Другие конструкции можно моделировать как комбинацию жестких звеньев, пружин и демпферов . [3] [4]
В этом методе вычислительные методы используются для топологической оптимизации конструкции. Вводятся ожидаемая нагрузка , желаемое движение и передача силы, и система оптимизируется по весу, точности и минимальным нагрузкам . Более продвинутые методы сначала оптимизируют базовую конфигурацию соединения, а затем оптимизируют топологию вокруг этой конфигурации. [ править ] Другие методы оптимизации фокусируются на топологической оптимизации изгибных соединений, принимая в качестве входных данных жесткий механизм и заменяя все жесткие соединения оптимизированными изгибными соединениями. [4] Для прогнозирования поведения конструкции используется конечно-элементный анализ напряжений .делается для нахождения деформаций и напряжений по всей конструкции.
Для разработки этих механизмов разрабатываются другие методы. Податливые механизмы, изготовленные в плоскости, в которой движение исходит из указанной плоскости, известны как механизмы возникновения пластинки (LEM).
Соответствующие структуры часто создаются в качестве альтернативы аналогичным механизмам, использующим несколько частей. Есть два основных преимущества использования совместимых механизмов:
Полный диапазон механизма зависит от материала и геометрии конструкции; из-за природы изгибающихся суставов ни один чисто податливый механизм не может обеспечить непрерывное движение, как в обычном суставе. Кроме того, усилия, прилагаемые механизмом, ограничены нагрузками, которые элементы конструкции могут выдержать без разрушения. Из-за формы изгибных соединений они, как правило, являются местами концентрации напряжений. Это, в сочетании с тем фактом, что механизмы имеют тенденцию совершать циклические или периодические движения, может вызвать усталость и, в конечном итоге, разрушение конструкции. Кроме того, поскольку часть или вся подводимая энергия сохраняется в конструкции в течение некоторого времени, не вся эта энергия высвобождается обратно по желанию. Однако это может быть желательным свойством для добавления демпфирования в систему. [1]
