邱丽芳 黄 钢 陈海翔

(北京科技大学机械工程学院， 北京 100083)

基于特征参数的DCA-LET结构设计与性能分析

邱丽芳 黄 钢 陈海翔

(北京科技大学机械工程学院， 北京 100083)

设计了一种基于双C型结构的柔性铰链，称为DCA-LET柔性铰链。定义了影响该柔性铰链性能的特征参数，通过对8组不同特征参数实例的仿真分析，拟合了特征参数与等效弹簧刚度之间的关系，推导了基于该铰链特征参数的等效弹簧刚度的理论计算公式并且引入了修正系数。通过3组实例的理论计算和有限元仿真分析，验证了理论计算公式以及修正系数的正确性。通过对比3组不同特征参数的DCA-LET柔性铰链与内LET柔性铰链的弯曲性能与抗拉性能，得出控制特征参数能够控制该柔性铰链的弯曲性能，同时保证其抗拉压性能并没有明显下降。

DCA-LET； 等效刚度； 特征参数； 柔性铰链； 抗拉性能

引言

柔性(柔顺)机构主要通过柔性构件的变形来进行力或运动的传递[1]。柔顺机构具有加工方便、成本低廉、结构紧凑等特点。平面折展机构(Lamina emergent mechanisms，LEMs)由薄板材料加工制成，可实现在平面外运动的一类柔顺机构[2]。LEMs在电子工业、汽车制造、生物医学、搜救设备等领域有着广泛的应用[3]，在飞机机翼[4]以及太阳能帆板[5]等航空机械方面也具有广阔的应用前景，在微机电系统如细胞夹持装置[6]、升降平台[7]以及机器人关节方面[8]等也有涉及，而柔性机构的设计综合还有待进一步探索与发展。

LEMs主要通过柔性铰链来完成运动与力的传递，故而对柔性铰链的设计非常重要[9]。……