崔永鹏，何 欣，张 凯

（中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 空间光学部，吉林 长春 130033）

引 言

柔性机构以体积小、无机械摩擦、无间隙、运动灵敏度高等优点得到越来越广泛的应用，在许多任务中能有效地替代常规刚体结构，尤其在航空、航天等领域广泛用于反射镜支撑结构中。柔性支撑单元以牺牲结构的刚度为代价，通过柔性支撑产生较大的变形达到卸载和吸收应变能的目的，通过合理的布置柔性单元可以避免应力通过支撑结构传递到反射镜上，从而保证反射镜光学表面具有良好的成像特性［1－2］。

依据“三点定位原理”，将柔性机构转化成三点定位机构，可实现圆形反射镜的定位和支撑。由于采用3点周边支撑的形式，可将反射镜组件柔头直接与相机机身对接，省略目前常用支撑形式中的反射镜背板，大大降低了反射镜支撑组件的质量。

1 基本原理

1.1 三点定位原理

三点定位原理有两种结构形式［3］：一种是2－2－2的运动学定位方式（如图1（b）所示），是将三个球形结构放置在三个V形槽中，每个V型槽限制2个自由度，达到被固定件的6个自由度定位；另外一种3－2－1的运动学定位方式又称为“Kelvin clamp”（如图1（c）所示），锥窝限制3个平移自由度，V形槽限制2个旋转自由度，平面限制最后1个旋转自由度，实现被固定件的定位。

图1 三点定位原理Fig.1 Principle of three points supported

1.2 柔性机构原理

图2和图3为单板和十字交叉柔性机构原理图，其中图2可实现单方向的位移和转角，图3可实现单轴方向旋转。

根据柔头所需要释放的自由度，将以上两种结构形式进行复合，来设计柔性铰链的结构形式［4］。……