Cartwheel型双轴柔性铰链设计

• 作者: 姚劲松 孔林 张雷 李宗轩 解鹏 金光
• 来源期刊: 光学精密工程
• 学科: 工学
• 关键词: Cartwheel 双轴柔性铰链 有限元分析 无量纲设计图 转动刚度
• 年，卷（期）: 2013,（9）
• 所属期刊栏目: 微纳技术与精密机械
• 页码范围: 2317-2325
• 页数: 9页
• 分类号: TH133
• 字数: 5819字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/OPE.20132109.2317

摘要

针对精密光学仪器对光学元件柔性支撑的需求,提出了由带圆角的短直梁复合组成的Cartwheel型双轴柔性铰链,并利用无量纲设计图研究了设计方法.首先,基于对Cartwheel双轴柔性铰链的参数化有限元分析进行多项式拟合,建立了其刚度、应力等力学指标的无量纲设计图.针对光学仪器的工程需要,利用该无量纲设计图进行了实例设计,并利用有限元分析对其进行了实验验证.搭建了光学测试平台,对设计实例的转动刚度进行了测量.结果显示:有限元分析结果、实验测量数据与设计结果符合得较好,最大相对误差为10.1％.使用无量纲设计图方法作为设计工具,设计者可根据对带圆角短直梁复合组成的Cartwheel型双轴柔性铰链的刚度、转角行程、最大应力与结构重量等要求,确定其几何尺寸,从而方便、快速、准确地满足设计要求.