倒圆角直梁型柔性球铰柔度计算与分析.pdfVIP

2013年 2月 机床与液压 Feb．2013 第4l卷 第3期 MACHINETO0L HYDRAULICS Vo1．41No．3 DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2013．03．015 倒圆角直梁型柔性球铰柔度计算与分析 杨春辉 (华东交通大学轨道交通学院，江西南昌330013) 摘要：柔性铰链广泛用在微动机器人的关节，其柔度性能直接影响微动机器人的终端定位。以材料力学卡氏第二定理 和微积分为理论基础 ，推导了直梁型柔性球铰柔度的解析公式 ，并利用ANSYS10．0软件对柔度公式进行校验，分析结果与 解析公式的计算结果基本一致。分析直梁柔性球铰的性能，得出了结构参数对其柔度性能的影响关系，为柔性球铰的工程 设计提供了参考。 关键词 ：直梁型柔性球铰；卡氏定理 ；柔度 中图分类号：TP24 文献标识码：A 文章编号：1001—3881(2013)3—055—4 CalculationandAnalysisforCorner-filletedFlexureSphericalHinge YANG Chunhui (SchoolofRailwayTracksandTransportation，EastChinaJiaotongUniversity，NanchangJiangxi330013，China) Abstract：Flexiblehingesarewidelyusedinmicrorobotic．Itscompliancedirectlyinfluencesorganization’Sterminallocaliza- tlo‘n ． BasedontheCastigliano’Ssecondtheorem andcalculus．closed—fomr equationswerefomrulatedofrcompliancesofcomer—fille— tedflexuresphericalhinge．Thefiniteelementanalysisresuhsmeetthemodelpredictions．Thecomer-filleted flexure spherical hinge’sperformancewasanalyzed．andtheinfluencesoftwo—dimensional geometricparametersonthecompliancewereobtained． It providestheorybasisfortheoptimizationofcomer—filletedflexuresphericalhingeandtheflexiblelinkrod． Keywords：Comer—filletedflexuresphericalhinge；Castigliano’Stheorem ；Complinace 柔性铰链具有体积小、无机械摩擦、无间隙和高 析比较 。柔性球铰是一种双轴柔性铰链。LO． 灵敏度的特点，被广泛地应用于微操作机构，如今柔 BONTIU等 引、侯文峰¨对多轴柔性铰链进行了研 性铰链已经广泛应用在航空工业、自动化工业、生物 究，给出了柔度和回转精度的解析式，并利用有限元 医药、计算机和光导纤维等领域，具体应用有光学调 软件和试验对柔度公式进行了验证。董为将通常的球 整装置、盒式天平 、小型力敏元件微加速度计、显微 副型柔性铰链拉长，从而提供普通柔性铰链所不具备 镜支架、MEMS、高精度微位移工作台等。 的大行 。 柔性铰链分为单轴柔性铰链和双轴柔性铰链。常 作者以直梁柔性球铰为对象进行研究，以力学的 见的单轴柔性铰链有两种 ：直梁型柔性铰链和圆弧型 卡氏第二定理和微积分为