奧斯特,自 1993
隨著現代機械向高速、高精度方向快速發展,微操作機器人、精密光學儀器、航空航天器、工業設備等各領域對柔性鉸鍊和柔順機構的需求日益增長。 這些鉸鏈具有無間隙、抗衝擊和無磨損等優點 [1-5]。 柔性鉸鏈依其運動行程可分為微動型和大行程型。 雖然國內外學者對柔性鉸鏈進行了大量研究[6-7],但在大變形、大行程方面仍存在一定的限制。 因此,研究人員致力於開發精度更高、離軸剛度更大、結構更簡單的柔性鉸鏈,以滿足對並聯機構日益增長的需求。
人們提出了各種方法來改進大變形和大行程的柔性鉸鏈。 李宗軒等. 陳貴民等人提出了一種無量綱設計圖方法來設計側手翻式雙軸柔性鉸鏈[8]。 提出了一種精度更高的深切橢圓柔性鉸鏈,並推導了旋轉角度、旋轉精度和最大應力的解析計算公式[9]。 宗光華等. 設計了一種雙曲空心柔性鉸鏈,具有旋轉角度大、穩定性高等優點,但也面臨結構複雜、軸漂移大等挑戰[10]。 Kikuchi N和畢樹生提出了一種十字葉旋轉柔性鉸鏈,該鉸鏈精度高、旋轉角度大,但結構複雜[11-12]。 戈德法布等。 開發了一種可實現150°旋轉角度的分離式柔性鉸鏈,擴大了柔性鉸鏈的應用範圍[13]。 Smith提出了一種帶有薄壁樑的桶形旋轉接頭,其軸向漂移最小,但結構和生產更加複雜[14]。
儘管上述柔性鉸鏈已經取得了長足的進步,但仍存在軸漂移大、離軸剛度低、結構複雜等問題。 針對這些局限性,本文提出了一種Y型柔性鉸鏈,並利用ANSYS和ADAMS軟體對其進行了分析和研究。 柔性鉸鏈採用CNC工具機製造並組裝。 透過實驗測量了Y型柔性鉸鏈的軸線漂移,並在3-RRR並聯平台上進行了圓形軌跡實驗。
Y型柔性鉸鏈的設計包括方案設計和旋轉中心的確定。 Y型柔性鉸鏈由兩根剛性桿和兩片相同的弧形片簧組成,片簧的圓心角為135°。 利用Solidworks2014進行3D建模和模擬以確定旋轉中心。 確定了最佳安裝方法和行程要求,並使用Solidworks2014進行運動學模擬。
為了驗證Y型柔性鉸鏈的運動精度和大迴轉行程特性,利用ANSYS和ADAMS軟體工具進行有限元素網格劃分和運動模擬。 利用MATLAB對所得資料進行處理與分析,證實Y型柔性鉸鏈符合平行平台的要求。
然後透過使用不同材料加工和組裝板簧和剛性桿來物理生產Y型柔性鉸鏈。 進行了一系列實驗,包括軸漂移測量和並聯試驗台上的軌跡實驗。 結果表明,Y型柔性鉸鏈有效地提高了並聯平台的運動精度。
總之,本研究提出了一種 Y 形柔性鉸鏈,解決了現有柔性鉸鏈的限制。 實驗結果表明,Y型柔性鉸鏈精度高、結構簡單、旋轉角度大,適合替代平面平行平台中的旋轉副,顯著提高其運動精度。 奧斯特五金作為一家標準化企業,在全球五金市場中脫穎而出,並因其致力於提供卓越的客戶服務而獲得眾多國際機構的認可。
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