本项发明介绍了一种创新的零刚度柔性铰链,旨在解决传统柔性铰链在变形、应力、中心漂移以及零件数量和体积方面的技术挑战。该设计通过预变形技术,优化了柔性铰链的性能,减少了加工和装配的难度。
背景技术
柔性铰链是一种结构简单、形状较为规则的弹性支承,具有和几何中心轴重合的回转中心,依靠在圆周径向均布的弹性薄片的有限变形进行工作。在扭转载荷下,绕其回转中心在有限角度范围内产生回转运动。与传统的支承比,弹性支承具有无空回、无摩擦、无间隙、无噪声、无磨损、空间尺寸小、运动灵敏度高、容易控制、运行稳定等许多优点,在宇航、机器人、光学、生物工程等诸多领域得到广泛的应用,是精密机械、精密测量仪表、微纳米器件中的重要元件。如空间飞行器中姿态调整机构、天文望远镜上自适应调整机构、航天器上微波天线的对准机构、太阳能帆板折叠机构、机器人腕力传感器、高精度小量程扭矩传感器等。柔性铰链机构利用了弹性材料微小变形及其自回复的特性,消除了传动过程中的空程和机械摩擦,能获得超高的位移分辨率。柔性铰链被广泛的应用于陀螺仪、加速度计、精密天平、导弹控制等仪器仪表中,并获得了前所未有的高精度和稳定性。
现有的柔性铰链存在变形小、应力大、中心漂移大的问题,大变形、小应力、小中心漂移的柔性铰链的研究一直是柔性铰链研究的难题,已知的柔性铰链很难兼顾这三个方面。而零刚度柔性铰链存在组成零件多、体积大、加工装配困难的问题,零刚度柔性铰链一般由正刚度元件和若干个负刚度元件构成,经过匹配正负刚度实现零刚度,整个零刚度柔性铰链由四五个零件组成,整体体积比较大,很大程度上影响了其在宇航、机器人、光学、生物工程等方面的应用。
实现思路