新型變厚度柔性鉸鏈的設計與研究

董飛,許勇,王艷,張強強,趙傳森

(上海工程技術大學 機械與汽車工程學院,上海 201620)

柔性鉸鏈與傳統的剛性鉸鏈相比,具有可以一體化加工、無間隙、無摩擦和抵抗沖擊載荷的優點,從而使得柔性鉸鏈的結構更加簡化,體積和重量也更加輕便,便于實現裝置的高精度運行,同時利用其抵抗沖擊載荷的柔性特點可以提升裝置在不同環境下的適應能力[1],因此柔性鉸鏈在近三十多年的時間里,得到快速發展,并被廣泛應用到精密儀器操作、微納精密定位和仿生工程等領域[2-5]。

直梁型柔性鉸鏈因其在受到載荷時,應力被分布在整個直梁的長度方向上,因此直梁型柔性鉸鏈具有較大的轉動范圍,且普遍高于缺口型柔性鉸鏈,但是直梁型柔性鉸鏈的缺點也比較突出,主要體現在鉸鏈的運動過程中,鉸鏈的中心軸漂較大,導致轉動精度較低的缺點[6-7]。由于柔性鉸鏈的結構參數以及自身材料,是決定其性能的關鍵因素,因此為了克服直梁型柔性鉸鏈的缺點,國內外廣大學者們提出了多種變厚度柔性鉸鏈,如楊淼等[8]提出的拋物線形變厚度柔性鉸鏈,張志杰等[9]研究的雙曲線型柔性鉸鏈,相對傳統的直梁型柔性鉸鏈都有較高的轉動精度。

針對直梁型柔性鉸鏈的缺點,本文參考缺口型柔性鉸鏈和變厚度柔性鉸鏈的設計思路,提出了一種新型的變厚度柔性鉸鏈,使得變厚度柔性鉸鏈的變形主要集中在柔性鉸鏈的中心位置,從而提高柔性鉸鏈的轉動精度?！?br>