半轮型柔性铰链的结构设计和分析

作者:胡金鑫; 刘昌儒; 赵阳; 韩哈斯敖其尔
更新时间:

柔性铰链因其无间隙、无摩擦、易于集成设计等优点,被广泛应用于精密操作、机器人、微纳定位等需要超精密高速运动的领域。针对高速高加速度双边驱动系统,针对运动系统整体刚度高、局部刚度相对较低的特点,设计了一种平动高刚度、扭转低刚度的半轮驱动系统。以旋量变换理论为例,以半轮柔性铰链柔性元件的尺寸和位置角为设计几何参数,推导了铰链的六自由度刚度矩阵模型,综合分析了各种设计几何参数对铰链各向异性刚度、相对刚度和旋转误差的影响。以整体平移高刚度和扭转低刚度为设计约束条件,讨论了铰链结构参数的选择。结果表明,该设计方法更加简洁、快速,为柔性铰链的设计和应用提供了一定的依据。