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七、柔性铰链微动机构的分析与设计一. 实验目的1.认识柔性四连杆机构的形貌2.了解柔性铰链工作台的工作原理及应用前景3.掌握柔性铰链的分析与设计方法4.掌握微位移工作台的分析与设计方法二. 柔性铰链微动机构的用途与发展前景由于宇航和航空等技术发展的需要,对实现小范围内偏转的支承，不仅提出了高分辨率的要求，而且对其尺寸和体积提出了微型化的要求。
人们在经过对各类型的弹性支承的实验探索后，才逐步开发出体积小无机械摩擦、无间隙的柔性铰链。
随后，柔性铰链立即被广泛地用于陀螺仪、加速度计、精密天平、导弹控制喷嘴形波导管天线等仪器仪表中，并获得了前所未有的高精度和稳定性。
如日本工业技术院计量研究所，利用柔性铰链原理研制的角度微调装置，在3分的角度范围内，达到了1000万分之一度的稳定分辨率。
近年来，柔性铰链又在精密位移工作台中得到了实用。
柔性铰链微位移机构具有较高的位移分辨率，再配合压电陶瓷驱动器可实现微小位移，可适合各种介质环境工作。
微位移技术直接影响到微电子技术等高精度工业的发展，如微电子技术随着集成度的提高，线条越来越微细化，与之相对应的工艺设备：光刻机、电子束和x射线曝光机等，其定位精度要求为线宽的1／3～1／5，即亚微米甚至纳米级的精度，这就要求精密工作台具备相应的技术水准，柔性铰链是关键技术之一。
三. 柔性铰链工作台的结构a) 单柔性四连杆b) 双柔性四连杆图7-1 单、双柔性四杆机构变形原理图为保证位移方向的直线性，柔性工作台一般由平行四杆结构的铰链组成。
单柔性平行四杆机构沿一个移动方向产生位移时，在其垂直方向同时产生一个交叉耦合位移，参见图一中的Δ，且随柔性铰链弯曲偏转角的增大而增加，而双柔性平行四杆机构（图7-1b），由于结构对称，当沿一个方向受力产生位移时，两侧铰链均产生交叉耦合位移。
即：如果加工完全对称，双柔性平行四杆机构能产生严格的直线运动，从原理上克服了单柔性平行四杆机构易产生交叉耦合位移的缺陷，是超精密定位系统的首选结构，双柔性工作台结构参见图7-2。
倒圆角直梁型柔性球铰柔度计算与分析杨春辉【期刊名称】《机床与液压》【年(卷),期】2013(000)003【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.%Flexible hinges are widely used in micro robotic. Its compliance directly influences organization’s terminal localiza-tion. Based on the Castigliano’s second theorem and calculus,closed-form equations were formulated for compliances of corner-fille-ted flexure spherical hinge. The finite element analysis results meet the model predictions. The corner-filleted flexure spherical hinge’s performance was analyzed,and the influences of two-dimensional geometric parameters on the compliance were obtained. It provides theory basis for the optimization of corner-filleted flexure spherical hinge and the flexible link rod.【总页数】4页(P55-58)【作者】杨春辉【作者单位】华东交通大学轨道交通学院，江西南昌330013【正文语种】中文【中图分类】TP24【相关文献】1.直圆柔性球铰柔度矩阵的解析计算 [J], 姚建涛;李立建;杨维;赵永生2.倒圆角直梁型柔性铰链疲劳分析 [J], 肖圣龙3.单边直圆柔性铰链的柔度计算与分析 [J], 于月民;丁元柱;于丽艳;盖芳芳;4.倒圆角直梁型柔性铰链应力分析 [J], 任宁;王长路;欧开良;周峰5.倒圆角直梁型柔性铰链刚度研究 [J], 任宁;田国豪;欧开良;王长路;周峰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
倒圆角直梁型柔性铰链疲劳分析肖圣龙【摘要】典型柔性铰链研究结果表明，柔性铰链的缺口形状对柔性铰链的疲劳性能具有本质影响，而具有特殊缺口形状的柔性铰链一直缺乏系统研究，其疲劳性能具有重要研究价值。
尤其对于复合型柔性铰链，通过有限元仿真实验，计算其疲劳寿命，对于复合型柔性铰链的疲劳性能研究具有重要意义。
基于有限元疲劳分析法，在一端固定，另一端承受力矩或力的边界条件下，对倒圆角直梁型柔性铰链进行疲劳分析，得到柔性铰链薄弱环节的寿命情况，进而掌握整个柔性铰链的使用寿命，为新型柔性铰链的工程设计提供了理论依据。
%Typical flexible hinge results show that the shape of the flexible hinge gap has essentially influence on the fatigue performance of the flexible hinge, and flexible hinge has a special notch shape has been a lack of systematic research, the fatigue performance has important research value. Especially for complex flexible hinge, Finite element simulations to calculate the fatigue life, the study of fatigue properties of complex flexible hinge significance. Based on finite element fatigue analysis under fixed at one end and the other end to withstand the torque or force boundary conditions, rounded straight flexure hinge fatigue analysis, life circumstances flexible hinge weak link, and then grasp the flexible hinge life, provides a theoretical basis for the engineering design of new flexible hinge.【期刊名称】《机电工程技术》【年(卷),期】2014(000)007【总页数】3页(P66-68)【关键词】柔性铰链;倒圆角直梁型;仿真实验;疲劳分析【作者】肖圣龙【作者单位】广东工业大学机电工程学院，广东广州 510006【正文语种】中文【中图分类】TP391.90 引言柔性铰链是柔顺机构的重要组成部分。
曲梁柔性铰链性能分析及应用机构设计陈应舒;朱淳逸【摘要】基于线弹性和小变形以及欧拉伯努利梁理论,对圆弧曲梁柔性铰链的柔度以及精度进行了分析,得到了柔度与精度公式.使用ANSYS对柔度公式进行了验证.该公式在细长曲梁的情况之下有足够的精确性.设计了一种基于圆弧曲梁柔性铰链的多环平行导向机构,并对此机构分别在水平作用和竖直作用下的平行导向性能进行了有限元分析,有限元结果表明:此机构能够满足对水平方向和竖直方向上的导向功能.为柔性铰链的研究以及柔顺机构的设计均提供了一定的参考和借鉴.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2018(000)011【总页数】4页(P183-185,189)【关键词】曲梁;柔性铰链;柔度;机构设计【作者】陈应舒;朱淳逸【作者单位】陕西理工大学机械工程学院,陕西汉中 723000;陕西理工大学机械工程学院,陕西汉中 723000【正文语种】中文【中图分类】TH161 引言柔性铰链是柔顺机构中重要的组成部分。
随着柔顺机构的在微精密机械、光学、医学等领域的快速普及使得对柔性铰链的研究逐渐引起了国内外众多研究人员的重视。
近十几年来人们对柔性铰链的研究逐渐细化，各种形状各异的柔性铰链被提出与研究。
目前，对直梁型柔性铰链的研究最为透彻，不论是文献[1]所提到的深切口椭圆柔性铰链，文献[2]中的圆弧形柔性球铰，还是文献[3]中所提及的单边型柔性铰链。
从本质来看，这些均为等截面或变截面的直梁。
国内外文献对于直梁柔性铰链的分析研究方法也已经相当完备。
对直梁柔性铰链的应用也是做了大量研究，如文献[4]设计了一种基于柔性铰链的微位移放大机构；文献[5]设计并分析了一种三自由度的精密定位平台等等。
考虑到设计要求与工作场合等实际情况，单纯使用直梁柔性铰链作为铰链单元所组成的柔顺机构可能并不能满足某些工作需要。
而曲梁柔性铰链是柔性铰链作为梁弯曲的中性面在自然状态之下呈现曲面的一类柔性铰链，能够为丰富柔顺机构的设计思路，对柔顺机构的设计提供一些构型上的补充。
