Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Гибкий элемент (или комбинация элементов) – это конструктивный элемент, разработанный для обеспечения упругости в определенных степенях свободы. Гибкие элементы являются конструктивной особенностью, используемой инженерами-конструкторами (обычно инженерами-механиками) для обеспечения регулировки или упругости в конструкции.
A flexure is a flexible element (or combination of elements) engineered to be compliant in specific degrees of freedom. Flexures are a design feature used by design engineers (usually mechanical engineers) for providing adjustment or compliance in a design.
Аспекты проектирования
В области прецизионной инженерии (особенно высокоточного управления движением) гибкие элементы имеют несколько ключевых преимуществ. Высокоточные задачи выравнивания могут быть невыполнимы при наличии трения или прилипания. Кроме того, обычные подшипники или линейные направляющие часто демонстрируют гистерезис позиционирования из-за люфта и трения. Гибкие элементы способны достигать гораздо более низких пределов разрешения (в некоторых случаях измеряемых в нанометровом масштабе), поскольку они основаны на изгибе и/или кручении гибких элементов, а не на поверхностном взаимодействии множества деталей (как в случае шарикового подшипника). Это делает гибкие элементы критически важной конструктивной особенностью, используемой в оптических приборах, таких как интерферометры. В силу принципа их действия, гибкие элементы применяются для движений с ограниченным диапазоном и не могут заменить регулировки с большим ходом или непрерывным вращением. Кроме того, необходимо проявлять особую осторожность при проектировании гибкого элемента, чтобы избежать текучести материала или усталости, которые являются потенциальными причинами отказа в конструкции гибкого элемента.
In the field of precision engineering (especially high precision motion control), flexures have several key advantages. High precision alignment tasks might not be possible when friction or stiction are present. Additionally, conventional bearings or linear slides often exhibit positioning hysteresis due to backlash and friction. Flexures are able to achieve much lower resolution limits (in some cases measured in the nanometer scale), because they depend on bending and/or torsion of flexible elements, rather than surface interaction of many parts (as with a ball bearing). This makes flexures a critical design feature used in optical instrumentation such as interferometers. Due to their mode of action, flexures are used for limited range motions and cannot replace long travel or continuous rotation adjustments. Additionally, special care must be taken to design the flexure to avoid material yielding or fatigue, both of which are potential failure modes in a flexure design.
Примеры конструкции
Живой шарнир: изгиб, выполняющий функцию шарнира. Предпочтительны благодаря своей простоте, поскольку могут быть интегрированы в одну деталь (как крышка упаковки Tic Tac). Листовая пружина: Листовые пружины широко используются в подвесках транспортных средств. Листовая пружина – это пример системы сгиба с одной податливой степенью свободы. Flex Pivot: бесфрикционный поворотный элемент, предназначенный для прецизионного выравнивания. В марсоходах NASA, таких как Mars Exploration Rovers и Mars Science Laboratory (Curiosity), в колесах использованы гибкие элементы, выполняющие функции виброизоляции и подвески.
Living hinge: Flexure which acts as a hinge. Preferred for their simplicity, as they can be included as a feature in a single piece of material (as in a Tic Tac box's lid). Leaf spring: Leaf Springs are commonly used in vehicle suspensions. Leaf springs are an example of a flexure system with one compliant degree of freedom. Flex Pivot: Frictionless pivoting component, for use in precision alignment applications. NASA's Mars Exploration Rovers and the Mars Science Laboratory rover Curiosity have engineered flexures in their wheels which act as vibration isolation and suspension for the rovers.