Un pivote de flexión, utilizado en lugar de cojinetes por sus propiedades de ajuste sin fricción.Una bisagra flexible (un tipo de flexión) en la tapa de una caja de Tic Tac . Esta bisagra tiene un grado de libertad flexible .
Una flexión es un elemento flexible (o combinación de elementos) diseñado para ser flexible en grados específicos de libertad . [1] Las flexiones son una característica de diseño utilizada por los ingenieros de diseño (generalmente ingenieros mecánicos ) para proporcionar ajuste o cumplimiento en un diseño.
Tipos de flexión
La mayoría de los diseños de flexión compuestos se componen de tres tipos fundamentales de flexión: [2]
Ejemplo de diseño de flexión compuesta con enlace anidado [3]
Flexión de pasador: una barra delgada o un cilindro de material restringe tres grados de libertad cuando la geometría coincide con un corte de muesca.
Flexión de la hoja: lámina delgada de material, restringe tres grados de libertad.
Flexión en muesca: corte fino en ambos lados de una pieza gruesa de material que restringe cinco grados de libertad.
Dado que las características de flexión única están limitadas tanto en capacidad de desplazamiento como en grados de libertad disponibles, los sistemas de flexión compuesta se diseñan utilizando combinaciones de estas características de componentes. Mediante el uso de flexiones compuestas, son posibles perfiles de movimiento complejos con grados de libertad específicos y distancias de desplazamiento relativamente largas.
Aspectos de diseño
En el campo de la ingeniería de precisión (especialmente el control de movimiento de alta precisión ), las flexiones tienen varias ventajas clave. Las tareas de alineación de alta precisión pueden no ser posibles cuando hay fricción o estática . [4] Además, los cojinetes convencionales o las correderas lineales a menudo presentan histéresis de posicionamiento debido al juego y la fricción. [5] Las flexiones pueden alcanzar límites de resolución mucho más bajos (en algunos casos medidos en la escala nanométrica ), porque dependen de la flexión y/o torsión de elementos flexibles, en lugar de la interacción superficial de muchas partes (como con un cojinete de bolas ). Esto hace que las flexiones sean una característica de diseño crítica utilizada en instrumentación óptica como los interferómetros .
Debido a su modo de acción, las flexiones se utilizan para movimientos de rango limitado y no pueden reemplazar ajustes de recorrido largo o rotación continua. [6] Además, se debe tener especial cuidado al diseñar la flexión para evitar la deformación del material o la fatiga , ambos son modos de falla potenciales en un diseño de flexión.
Una suspensión de ballesta es un ejemplo de diseño de flexión en ingeniería automotriz .
Ejemplos de diseño
Rueda motriz de los Mars Exploration Rovers , con flexiones de suspensión integradas.Rueda motriz del rover Curiosity del Laboratorio Científico de Marte , con flexiones de suspensión integradas.
Bisagra viva : flexión que actúa como bisagra. Se prefiere por su simplicidad, ya que se puede incluir como elemento en una sola pieza de material (como en la tapa de una caja de Tic Tac ).
^ Thomas, Marcel. "Flexuras". MIT Web . Consultado el 13 de febrero de 2017 .
^ "Enciclopedia de flexión". Bal-Tec . Consultado el 13 de febrero de 2017 .
^ Panas, Robert (7 de julio de 2014). "Eliminación de la subrestricción en mecanismos de flexión de paralelogramo doble". Journal of Mechanical Design . 137 (9). Laboratorio Nacional Lawrence Livermore. doi :10.1115/1.4030773. OSTI 1228007.
^ Speich, John (5 de octubre de 1998). "Manipulador basado en flexión de tres grados de libertad para micromanipulación espacial de alta resolución". Biblioteca digital SPIE . 3519 . Proc. SPIE Vol. 3519: 82–92. doi :10.1117/12.325750. S2CID 110388341 . Consultado el 14 de febrero de 2017 .
^ Zago, Lorenzo (marzo de 1997). "Aplicación de estructuras de flexión a mecanismos opto-mecánicos activos y adaptativos" (PDF) . Referencia de artículos opto-mecánicos de la Universidad de Arizona . Proc. SPIE Vol. 2871 . Consultado el 13 de febrero de 2017 .
^ Salek, Mir (2008). "Montajes flexibles para elementos ópticos de alta resolución" (PPT) . Referencia de artículos opto-mecánicos de la Universidad de Arizona . Consultado el 13 de febrero de 2017 .
^ "Línea de productos Free Flex Pivot". Riverhawk Flex Pivots . Consultado el 13 de febrero de 2017 .
^ "Ruedas en el cielo". Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA . Consultado el 14 de febrero de 2017 .
