專利名稱：一種柔性鉸鏈位移執行機構的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及精密機械領域中的一種柔順機構，具體而言，涉及一種柔性鉸鏈位移執行機構。
背景技術：
傳統機構都是由剛性構件以運動副連接而成的，這在高速、精密、微型等高性能的要求下就暴露出一些不可避免的問題，如由運動副帶來的間隙、摩擦、磨損及潤滑，由機械結構決定的加工安裝、誤差等，這些問題使得機構的精度降低、壽命縮短、成本增加。柔順機構不像傳統剛性機構那樣靠運動副來實現全部運動和功能，而主要靠機構中的柔性構件(桿件)的變形來實現機構的主要運動和功能，它同樣也能實現運動、力和能量的傳遞和轉換。柔順機構積極地利用桿件變形來改善和提高機構的性能。由于沒有運動副，柔順機構的構件數目就比傳統機構少很多，這樣就大大減少了機構的重量以及加工、安裝的時間和費用。同時，它沒有或大大減少了機構中的間隙、摩擦、磨損及潤滑等復雜問題，從而可以提高機構精度、增加可靠性、減少維護等。所以，柔順機構在降低成本和提高性能這兩方面比傳統剛性機構具有明顯的優勢，它給機械科學和工程帶來了革命性的沖擊和變化，是現代機構和機械設備發展的新方向。
實用新型內容本實用新型的目的是克服傳統機械存在的以上問題，順應科技前沿的發展，提供一種具有優良性能的柔性鉸鏈位移執行機構。為實現上述技術目的，達到上述技術效果，本實用新型通過以下技術方案實現一種柔性鉸鏈位移執行機構，采用倒圓角直梁型柔性鉸鏈以工字型器件為型設有半徑為R和r的圓弧，且兩圓弧間的距離為1，即為直梁寬度，兩直梁寬度之間的距離為t，即為厚度，兩圓弧與厚度t正切，還有L為鉸鏈長度，b為鉸鏈寬度，此外柔性鉸鏈機構需滿ML > 4R，可取L=6R，此構成一個單元鉸鏈，柔性鉸鏈位移執行機構是由六個單元組成的整體。進一步的，所述機構采用左右對稱結構，當垂直位移輸入時，兩個對稱雙軸柔性鉸鏈連桿推動兩個并列平行四邊形柔性鉸鏈位移執行機構相對運動輸出平行位移。本實用新型的有益效果是采用本實用新型技術方案，有較好的精度又能保證運動行程，機構的精度和可靠性提高了，也減少了維護，還可變換位移的方向以1:1實現，若在柔性鉸鏈中間加工成特定性狀或在兩端安裝組件后可以實現物件夾持、狹縫開閉等功能，同時若采用高精度慢走絲機床一體化加工成型可避免裝配弓IA的誤差。上述說明僅是本實用新型技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本實用新型的技術手段，并可依照說明書的內容予以實施，以下以本實用新型的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。本實用新型的具體實施方式
由以下實施例及其附圖詳細給出。
此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，構成本申請的一部分，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中圖1是本實用新型采用的倒圓角直梁型柔性鉸鏈結構示意圖；圖2是本實用新型的柔性鉸鏈等效結構示意圖；圖3是本實用新型的柔性鉸鏈俯視圖；圖4是本實用新型的軸測圖；圖5是單個柔性鉸鏈桿。
具體實施方式
下面將參考附圖并結合實施例，來詳細說明本實用新型。參照圖1所示，一種柔性鉸鏈位移執行機構，采用倒圓角直梁型柔性鉸鏈以工字型器件為型設有半徑為R和r的圓弧，且兩圓弧間的距離為1，即為直梁寬度，兩直梁寬度之間的距離為t，即為厚度，兩圓弧與厚度t正切，還有L為鉸鏈長度，b為鉸鏈寬度，此外柔性鉸鏈機構需滿足L > 4R，可取L=6R，此構成一個單元鉸鏈，柔性鉸鏈位移執行機構是由六個單元組成的整體。進一步的，所述機構采用左右對稱結構，當垂直位移輸入時，兩個對稱雙軸柔性鉸鏈連桿推動兩個并列平行四邊形柔性鉸鏈位移執行機構相對運動輸出平行位移。本實施例的實施方式如下如圖2所示，根據運動學原理，柔性鉸鏈等效為一個轉動副，則該柔性鉸鏈結構可以等效為上圖所示的原理圖。BCD和HIJ構成剛體，下面有兩個平行四邊形柔性鉸鏈CDEF和IJKL支承。當在AG的正中間給結構一個向下的位移y時，A和B也向下移動y，同時AB桿繞A轉動a 1，B處最終的位移是這兩個運動的合成效果；對平行四邊形柔性鉸鏈機構，C和D分別繞E和F轉動a 2，而B⑶是一個剛體，故B，C，D最終運動位移相同。由對稱性，同理可知HIJ的運動位移和BCD大小相同方向相反。設它們一起會有相向的位移X，當取
01= 0 2=45°，中間狹縫開口變化2x，等于縱向驅動位移y，即狹縫開口的輸出位移與驅動位移比為1:1。如圖1、3、4所示，要確定柔性鉸鏈的尺寸結構，主要確定的參數為L，b，R，r，I和t值。L為鉸鏈長度，b為鉸鏈厚度，R，r倒圓角半徑，t直梁厚度。柔性鉸鏈轉角剛度與材料彈性模量E、鉸鏈寬度b、倒圓角半徑R、直梁長度I以及鉸鏈的最小厚度t有關。在材料選定和寬度一定的情況下，鉸鏈的細軸尺寸直梁長度I和最小厚度t對轉角剛度的影響最大。倒圓角直梁形柔性鉸鏈各設計參數對其轉動剛度的影響程度依次為最小厚度t影響最大，其次為倒圓角半徑R，再次為直梁部分長度1，最后為寬度b。柔性鉸鏈機構需滿足L>4R，可以取L=6R。由于柔性鉸鏈內框采用線切割加工，R值越小，加工后的粗糙度會越差。另一方面，從圖中可得L>4R，如果R值太大，會使L值變得很大。如圖5所示，為一根兩軸柔性鉸鏈桿，兩個這樣的桿可以組成平行四邊形柔性鉸鏈機構，本實用新型采用兩個垂直的平行四邊形柔性鉸鏈機構。上面為兩個垂直的兩軸柔性鉸鏈桿作為驅動桿。以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種柔性鉸鏈位移執行機構，采用倒圓角直梁型柔性鉸鏈以工字型器件為型設有半徑為R和r的圓弧，且兩圓弧間的距離為1，即為直梁寬度，兩直梁寬度之間的距離為t，即為厚度，兩圓弧與厚度t正切，還有L為鉸鏈長度，b為鉸鏈寬度，此外柔性鉸鏈機構需滿足L > 4R，此構成一個單元鉸鏈，柔性鉸鏈位移執行機構是由六個單元組成的整體。
2.根據權利要求1所述的柔性鉸鏈位移執行機構，其特征在于所述機構采用左右對稱結構，當垂直位移輸入時，兩個對稱雙軸柔性鉸鏈連桿推動兩個并列平行四邊形柔性鉸鏈位移執行機構相對運動輸出平行位移。
3.根據權利要求1所述的柔性鉸鏈位移執行機構，其特征在于所述鉸鏈長度L可以取為L=6R。
專利摘要本實用新型公開了一種柔性鉸鏈位移執行機構，采用倒圓角直梁型柔性鉸鏈以工字型器件為型設有半徑為R和r的圓弧，且兩圓弧間的距離為l，即為直梁寬度，兩直梁寬度之間的距離為t，即為厚度，兩圓弧與厚度t正切，還有L為鉸鏈長度，b為鉸鏈寬度，此外柔性鉸鏈機構需滿足L＞4R，可取L=6R，此構成一個單元鉸鏈，柔性鉸鏈位移執行機構是由六個單元組成的整體。采用本實用新型技術方案，機構的精度和可靠性提高了，又能保證運動行程且減少了維護，還可變換位移方向以1:1實現，若在柔性鉸鏈中間加工成特定性狀或在兩端安裝組件后可實現物件夾持、狹縫開閉等功能，同時若采用高精度慢走絲機床一體化加工成型可避免裝配引入的誤差。
文檔編號F16C11/00GK202867538SQ20122041164
公開日2013年4月10日 申請日期2012年8月20日 優先權日2012年8月20日
發明者查卿, 蔡黎明 申請人:蘇州生物醫學工程技術研究所