椭圆导角混合柔性铰链的设计计算与性能分析

• 作者: 王传礼 李成 何涛 陈国瑜
• 来源期刊: 中国机械工程
• 关键词: 柔性铰链 椭圆导角 柔度 回转精度 有限元分析
• 年，卷（期）: 2021,（9）
• 所属期刊栏目: 机械基础工程
• 页码范围: 1017-1026
• 页数: 10页
• 分类号: TP122
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2021.09.002

摘要

为满足柔顺机构的大柔度要求,设计了一类新型椭圆导角混合柔性铰链.首先,以卡氏第二定理为基础推导了柔度和回转精度的计算公式,在参数的极限条件下,椭圆导角结构演化出其他三种铰链形式:直圆导角、椭圆直圆和直圆柔性铰链,使得多种柔性铰链的柔度和回转精度的计算公式合并在一组方程中,通过有限元分析验证了计算公式的正确性.其次,讨论了结构参数对柔度、回转精度和柔度精度比的影响趋势,分析结果表明,柔度与回转精度随参数的变化趋势具有相反性,且减小最小厚度是提高柔度的最佳方式.再次,比较了所提四种柔性铰链的性能,椭圆导角混合柔性铰链具有最大的柔度但回转精度较低,而直圆柔性铰链具有较高的回转精度且综合性能也较优越,但柔度最小.最后,对椭圆导角和直圆柔性铰链进行了应用研究,研究结果表明,椭圆导角混合柔性铰链在回转能力和应力水平方面具有显著优势.