奥斯特,自 1993
摘要:本文介绍了 Deform-X 柔性铰链的设计和分析。 利用微积分确定了铰链的等效刚度,并推导了弯扭耦合等效刚度的理论计算公式。 通过理论分析和ABAQUS仿真验证了公式的正确性。 对X型柔性铰链与Deform-X柔性铰链进行性能对比分析。 发现在相同扭矩下,Deform-X铰链的弯曲变形角度是X型铰链的3倍。 失效分析表明Deform-X铰链的可用范围更大。 设计并测试了基于Deform-X铰链的平面折叠四杆机构的物理模型,展示了预期的变形能力。 最后,将基于X型铰链的四杆机构与Deform-X铰链在相同力矩下的变形进行了比较,发现后者的变形更大。
柔性机构是利用柔性元件的弹性变形来实现力或运动的机构。 由于变形范围有限,柔性机构的设计通常比刚性机构更具挑战性。 平面折叠机构(Laminaemergentmechanisms,LEMs)的优势在于可以通过二维薄板平面加工实现三维运动。 它结合了正交机制、变形机制和柔性机制的特点。 利用 LEM 的关键因素是柔性铰链的设计,其中涉及尺寸、边界条件和材料特性。 先前的研究已经提出了理论公式并为LEM设计了不同类型的柔性铰链。 然而,本文重点讨论Deform-X柔性铰链的设计,分析其弯扭耦合段,推导其等效刚度的理论计算公式,并进行弯曲性能和失效分析。 还设计并测试了基于Deform-X铰链的平面折叠四杆机构的物理模型。
1. Deform-X 柔性铰链设计:
基于以往文献提出的混合抗拉(MTR)柔性铰链的概念,设计了Deform-X柔性铰链
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