沈剑英，李积武，赵 云

(嘉兴学院机电工程学院，浙江 嘉兴 314001)

0 引言

柔性铰链是一种新型的弹性导轨形式，具有无机械摩擦、无间隙、无热源、运动灵敏性高等优点，能够实现纳米分辨率定位，在精密机械、精密测量、生物医学工程、微电子技术和纳米技术等领域得到了广泛的应用，如STM、超精密工作台、精密微位移系统［1-3］。

各国学者纷纷开展柔性铰链的研究，Wei Xu等人［4］研究并比较了直圆型、椭圆型、导角型柔性铰链的精度性能，认为直圆型柔性铰链的精度性能最好。王纪武等人［5］采用有限元技术分析了在加载条件下不同几何参数对三种柔性铰功能方向和非功能方向精度性能的影响，给出特殊情况下柔性铰优化设计的准则。Nicolae［6］推导了抛物线、双曲线型柔性铰链的柔性、运动精度和应力特性的相关公式;陈贵敏［7］提出了深切口椭圆柔性铰链基于材料力学中的变截面梁的弯曲理论推导出了这类柔性铰链的转角、转动精度和最大应力的解析计算公式。

单边柔性铰链由于结构相对紧凑，在空间受限制的场合得到了应用，本文采用有限元法研究单边直圆柔性铰链的位移精度。

1 单边直圆柔性铰链

1.1 结构参数

单边直圆柔性铰链如图1所示，由于容易设计和制造，这种柔性铰链是最常见的类型之一，它的结构参数主要有切割半径R、最小厚度t、宽度b。

图1 柔性铰链的结构简图

1.2 精度性能

柔性铰链的中部较为薄弱，在力或力矩作用下可以产生较明显的弹性角变形，能在机械结构中起到铰链的作用。……