雙片簧型無軸漂柔順關節的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種柔順關節，具體地說，是指一種雙片簧型無軸漂柔順關節。
【背景技術】
[0002]柔順關節是一種在外部力或力矩的作用下，利用材料的彈性變形在相鄰剛性桿件之間產生相對運動的一種運動副的結構形式，與傳統的剛性運動副的結構有很大不同。柔順關節是柔順機構中一種典型的柔順元素。相較于傳統的剛性關節(機構)，柔順關節及柔順結構具有很多優點:(I)無間隙和摩擦，可實現較高精度的運動；(2)免于磨損，提高壽命；⑶免于潤滑，避免污染；⑷可以一體化(或整體化)設計和加工；(5)高速運動時可以有效緩解沖擊且沒有碰撞。可以運用在微定位、微進給、微姿態調整、微執行器、微操作及微裝配等領域。但是傳統的切口型柔順關節運動范圍小，難以適應一些大轉角的場合。而普通的片簧型柔順關節的運動范圍雖然增大了，但是轉動過程中軸漂嚴重，并且離軸剛度差，在大變形的情況下難以提高轉動精度。
[0003]在公開號CN2459740Y中公開了一種在矩形立方體相對的兩個面分別制有圓弧底的凹槽的柔順關節，該柔順關節的兩個圓弧之間為實心設計，存在轉動范圍小、應力大等問題，不適合大變形情況下使用。
[0004]在公開號CNlO 1025187A中公開了一種在一個矩形立方體的相對兩個面上對稱切割有左右兩個片簧，在矩形立方體的縱向中心上切有縱向筋，在矩形立方體的橫向中心上切有橫向筋，縱向筋將矩形立方體分隔為上下兩個桿。該柔順關節采用中空設計，是在公開號CN2459740Y的基礎上改進為類似片簧型的設計，但是縱向筋和橫向筋的內應力依舊很大，實際有效轉角不大。由于該設計本質上和公開號CN2459740Y中的設計一樣，所以在轉動過程中軸漂嚴重。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于提供一種雙片簧型無軸漂柔順關節，通過在柔順關節的兩個剛性連桿上對稱設置兩個完全相同的圓弧形簧片實現了柔順關節的無軸漂轉動，增大了柔順關節的運動范圍，加強了連桿的承載能力以及非功能方向上的結構剛度，可采用線切割機床一體化加工或分體式加工裝配。
[0006]為了實現上述目的，本發明采取了如下技術方案:
[0007]一種雙片簧型無軸漂柔順關節，其包括左連桿1、上片簧2、下片簧3、右連桿4和空心區5 ;上述關節采用線切割機床一體化加工或分體式加工裝配；一體化加工是在一個矩形立方體的左側和右側切割有左連桿I和右連桿4，在上側和下側對稱切有上片簧2和下片簧3，上片簧2、下片簧3與左連桿I形成空心區5。分體式加工裝配是分別加工左連桿1、上片簧2、下片簧3、右連桿4，再通過螺栓連接或者焊接等方式進行組裝；所述左連桿I的中間為圓弧結構兩端為直線段，右連桿4為圓柱結構；所述上片簧2和下片簧3為對稱的圓弧形狀且對稱設置在右連桿4的兩端；上片簧2和下片簧3的圓弧結構端與左連桿I連接；左連桿1、上片簧2、下片簧3、右連桿4中間組成封閉的空心區5 ;本結構組成的柔順關節使得其在轉動范圍大的同時轉動軸心沒有漂移。
[0008]本發明雙片簧型無軸漂柔順關節的有點:
[0009]1、采用兩個完全相同的圓弧形片簧巧妙地實現了柔順關節的轉動軸心在轉動過程中無漂移。
[0010]2、雙片簧型柔順關節的結構內應力小，提高了轉動范圍及疲勞壽命，加強了連桿的承載能力以及非功能方向上的結構剛度。
[0011]3、結構簡單，方便采用線切割機床一體化加工，避免了裝配誤差引入，也可采用分體式加工裝配。
【附圖說明】
[0012]圖1本發明的一體化設計正視圖
[0013]圖2本發明的分體式設計正視圖
[0014]圖3本發明的結構參數示意圖
[0015]圖中:1、左連桿；2、上片簧；3、下片簧；4、右連桿；5、空心區。
【具體實施方式】
[0016]結合圖1-圖3對本發明做進一步說明:
[0017]一種雙片簧型無軸漂柔順關節，其包括左連桿1、上片簧2、下片簧3、右連桿4和空心區5。可采用線切割機床一體化加工或分體式加工裝配。一體化加工是在一個矩形立方體的左側和右側切割有左連桿I和右連桿4，在上側和下側對稱切有上片簧2和下片簧3，上片簧2、下片簧3與左連桿I形成空心區5。分體式加工裝配是先分別加工左連桿1、上片簧2、下片簧3、右連桿4，再通過螺栓連接或者焊接等方式進行組裝。
[0018]上述圓弧形上片簧2和下片簧3張角Θ =45°，上片簧2的曲率半徑R和厚度D2滿足R/D2> 40，下片簧3的曲率半徑R和厚度D 3滿足R/D 3多40，上片簧2與下片簧3間距D1= 1mm,轉動軸心O位于上片簧2與下片簧3中間位置，O點與上片簧2和下片簧3末端的距離D4滿足D 4= 8謹。
[0019]上述柔順關節的上片簧2與下片簧3可采用65Mn彈簧鋼，柔順關節也可采用65Mn彈簧鋼一體切割。上片簧2與下片簧3的曲率半徑R可取20mm，厚度D2和厚度D 3可取0.5mmο
[0020]本發明雙片簧型無軸漂柔順關節與現有的切口型、片簧型柔順關節相比，轉動范圍大、無軸漂、使用壽命長，且在非功能方向上的剛度較大。
【主權項】
1.雙片簧型無軸漂柔順關節，其特征在于:該關節包括左連桿(1)、上片簧(2)、下片簧(3)、右連桿(4)和空心區(5);所述左連桿(I)的中間為圓弧結構兩端為直線段，右連桿(4)為圓柱結構；所述上片簧(2)和下片簧(3)為對稱的圓弧形狀且對稱設置在右連桿(4)的兩端；上片簧⑵和下片簧⑶的圓弧結構端與左連桿⑴連接；左連桿⑴、上片簧(2)、下片簧(3)、右連桿(4)中間組成封閉的空心區(5)。2.根據權利要求1所述的雙片簧型無軸漂柔順關節，其特征在于:該關節采用線切割機床一體化加工或分體式加工裝配；一體化加工是在一個矩形立方體的左側和右側切割有左連桿(I)和右連桿(4)，在上側和下側對稱切有上片簧(2)和下片簧(3)，上片簧(2)、下片簧(3)與左連桿(I)形成空心區(5);分體式加工裝配是分別加工左連桿(1)、上片簧(2)、下片簧(3)、右連桿(4)，再通過螺栓連接或者焊接等方式進行組裝。
【專利摘要】一種雙片簧型無軸漂柔順關節，該關節采用線切割機床一體化加工或分體式加工裝配；左連桿的中間為圓弧結構兩端為直線段，右連桿為圓柱結構；所述上片簧和下片簧為對稱的圓弧形狀且對稱設置在右連桿的兩端；上片簧和下片簧的圓弧結構端與左連桿連接；左連桿、上片簧、下片簧、右連桿中間組成封閉的空心區；本結構采用兩個完全相同的圓弧形片簧巧妙地實現了柔順關節的轉動軸心在轉動過程中無漂移；雙片簧型柔順關節的結構內應力小，提高了轉動范圍及疲勞壽命，加強了連桿的承載能力以及非功能方向上的結構剛度；本發明結構簡單，方便采用線切割機床一體化加工，避免了裝配誤差引入，也可采用分體式加工裝配。
【IPC分類】F16C11/12
【公開號】CN105134760
【申請號】CN201510487641
【發明人】李清清, 余躍慶
【申請人】北京工業大學
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年8月10日