基于刚度误差的直角柔性铰链设计可行域分析

作者：念龙生; 隆志力; 张璐凡; 方记文

来源：纳米技术与精密工程, 2013, (01): 15-21.

• 柔性铰链
• 双柔性平行四杆
• 变截面梁
• 积分法
• 刚度误差
• 设计可行域 flexure-hinge
• double parallel four-bar mechanism
• variable cross section beam
• integral method
• stiffness error
• feasible design region

应用伪刚体方法设计直角柔性铰链双柔性平行四杆结构时,为满足臂杆为刚性杆的假设,要求臂杆厚度远远大于柔性铰链厚度.设计常根据经验,缺乏相关的理论依据.本文通过对直角柔性铰链平行四杆结构进行刚度误差分析,得到臂杆等效为刚性杆的设计可行域.首先利用积分法求得考虑臂杆变形的精确刚度;然后利用有限元分析方法验证此刚度为精确理论计算刚度;最后,分析虚功原理法求得的理想刚度和积分法精确刚度之间的相对误差,研究其随结构参数的变化规律,并得到臂杆等效为刚性杆的值域,即应用伪刚体模型设计直角柔性铰链双柔性平行四杆的设计可行域.

• 单位
  西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室; 哈尔滨工业大学深圳研究生院; 东莞华中科技大学制造工程研究院