广义圆锥倒角V型柔性铰链设计与分析
2021-04-21孔建益鲜小东王郢瑞于普良
武汉科技大学学报 2021年3期
黄 朝,孔建益,鲜小东,王郢瑞,于普良
(1.武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室,湖北 武汉,430081;2.武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室,湖北 武汉,430081;3.武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室,湖北 武汉,430081)
柔性铰链具有体积小、无间隙、无摩擦、灵敏度高、运动平稳等优点[1-3],已越来越多地应用于各种超精密运动装备中,如微纳米驱动平台、高精度校准装置和压电驱动器的位移放大器[4-6]。柔性机构的整体性能在一定程度上依赖于柔性铰链的固有特性,因此,如何选择和设计柔性铰链具有重要的研究意义。
Paros等[7]研究了圆弧柔性铰链,并推导出完整的柔度计算公式。Zettl等[8]建立了直圆柔性铰链的有限元模型,完善了柔性铰链的有限元分析方法。Smith等[9]推导出椭圆型柔性铰链的柔度方程,拓展了柔性铰链的研究领域。Chen等[10]通过改变椭圆最大偏心角设计出一种椭圆弧型柔性铰链,基于卡氏第二定理推导了该类铰链的柔度方程。Lobontiu等[11]引入两种新型结构,即抛物线型和双曲线型柔性铰链,并推导了相应的解析方程,证明双曲线型柔性铰链比直圆型、椭圆型及抛物线型柔性铰链具有更高的精度。Wang等[12]设计了一种非对称的指数正弦型柔性铰链,通过理论分析证明此类柔性铰链相较于对称型柔性铰链有更高的运动精度。Li等[13]给出幂函数型柔性铰链的柔度方程,对其运动精度进行了分析,结果表明幂函数型柔性铰链比正圆型和V型柔性铰链具有更高的旋转精度。……
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