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空间微振动模拟器柔性铰链设计 The design of flexure hinge of space micro vibration simulator 石 柱 徐振邦 吴清文 陈立恒 ， ， ， SHI Zhu, XU Zhen-bang, WU Qing-wen, CHEN Li-heng 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 长春 130033 （ ， ） 摘 要：设计基于万向柔性铰链的Stewart平台作空间微振动模拟器，模拟空间振动辅助空间光学遥感 器的隔振研究。Stewart平台要有效模拟空间微振动，铰链特性设计最为关键，要求其轴向刚 度足够大而旋转刚度足够小。将万向柔性铰链建立杆件模型，由材料力学知识推导铰链各向 刚度公式，利用Patran/Nastran建立有限元模型进行仿真验证，分析了结构参数对各向刚度 的影响。根据性能指标和材料强度参数确定了柔性铰链最佳结构参数。另外，通过有限元软 件对铰链进行强度校核。结果表明，设计的万向柔性铰链满足要求，总结出的铰链刚度特性 规律对设计有一定指导意义。 关键词：空间微振动；柔性铰链，最佳结构参数；有限元分析 中图分类号：TH128 文献标识码：B 文章编号：1009-0134(2014)09(下)-0126-05 Doi：10.3969/j.issn.1009-0134.2014.09(下).35 转动 也必须有高的轴向刚度 提高关节耦合处 0 引言 ， ， 刚度 增强系统基频 使系统具有良好的动态特 空间高分辨率光学遥感器有重要的商业价值 ， ， [1,2] 性和控制特性 而对于万向铰链 其轴向刚度 和军事价值 且迅速发展 。空间设施的微振动 。 ， 、 ， 弯曲刚度及扭转刚度特性变化趋势一致 轴向刚 对其分辨率产生较大影响 对其振动特性进行研 （ ， 度越大 弯曲刚度和扭转刚度也就越大 这和 究从而实现有效隔振有重大意义 而空间微振动 ， ）， 。 铰链设计要求相冲突 本文对直圆型万向柔性铰 有微振幅 多自由度 随机 宽频的运动特点 。 、 、 、 。 链刚度计算进行了深入研究 通过材料力学的公 Stewart平台作为一种并联机构 由上平台 ， ， 、