Un pivote de flexión, utilizado en lugar de cojinetes por sus propiedades de ajuste sin fricción.Una bisagra viva (un tipo de flexión), en la tapa de una caja de Tic Tac . Esta bisagra tiene un grado de libertad compatible .
Una flexión es un elemento flexible (o combinación de elementos) diseñado para cumplir con grados de libertad específicos . [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 compuesto con varillaje anidado [3]
Flexión del pasador: una barra delgada o un cilindro de material que limita 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 de muesca: corte delgado en ambos lados de una pieza gruesa de material, limita cinco grados de libertad
Dado que las características de flexión única están limitadas tanto en la capacidad de recorrido como en los grados de libertad disponibles, los sistemas de flexión compuestos se diseñan utilizando combinaciones de estas características de componentes. Utilizando flexiones compuestas, son posibles perfiles de movimiento complejos con grados de libertad específicos y distancias de recorrido 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. Es posible que las tareas de alineación de alta precisión no sean posibles cuando hay fricción o rigidez . [4] Además, los rodamientos convencionales o las guías 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 ocurre con un rodamiento 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 los ajustes de rotación continua o de recorrido largo. [6] Además, se debe tener especial cuidado en diseñar la flexión para evitar la fluencia o fatiga del material , los cuales son posibles modos de falla en un diseño de flexión.
Una suspensión de ballestas es un ejemplo de diseño de flexión en ingeniería automotriz .
Ejemplos de diseño
Rueda motriz de los Mars Exploration Rovers , con flexiones de suspensión integrales.Rueda motriz del rover Curiosity del Mars Science Laboratory , con flexiones de suspensión integrales.
Bisagra viva : Flexión que actúa como bisagra. Preferidos por su sencillez, ya que pueden incluirse como elemento destacado en una sola pieza de material (como en la tapa de una caja de Tic Tac ).
Flex Pivot: componente pivotante sin fricción, para uso en aplicaciones de alineación de precisión. [7]
Los rovers de exploración de Marte de la NASA y el rover Curiosity del Mars Science Laboratory han diseñado flexiones en sus ruedas que actúan como aislamiento de vibraciones y suspensión para los rovers. [8]
^ Tomás, Marcel. "Flexiones". Web del MIT . 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 doble paralelogramo". Revista de diseño mecánico . 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 optomecánicos de la Universidad de Arizona . Proc. SPIE vol. 2871 . Consultado el 13 de febrero de 2017 .
^ Salek, Mir (2008). "Soportes flexibles para elementos ópticos de alta resolución" (PPT) . Referencia de artículos optomecánicos de la Universidad de Arizona . Consultado el 13 de febrero de 2017 .
^ "Línea de productos Flex Pivot gratuita". Pivotes flexibles Riverhawk . 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 .
