奥斯特，自 1993
新型直圆柔性铰链的设计与分析_铰链知识
修改
抽象的：
为了实现具有更高灵活性和更高旋转精度的柔性铰链，开发了一种直圆形柔性铰链的新颖设计。 将这种新型铰链的灵活性、精度和疲劳寿命与传统的直圆形柔性铰链进行了比较和分析。 结果表明，与传统铰链相比，新型直圆形柔性铰链具有更大的灵活性和更高的旋转精度。 两个铰链的疲劳寿命都接近无限。 总体而言，新型柔性铰链的性能优于传统铰链，满足设计要求。
1.
柔性铰链由于其在微机电系统、精密仪器和显微操作中的应用而成为广泛研究的主题。 这些铰链尺寸小、无间隙、无机械摩擦且高度敏感。 研究人员对柔性铰链的设计表现出了兴趣[1-3]。 柔性铰链的关键特性包括刚度（柔性）、精度和应力特性 [4-5]。 由于柔性铰链与刚性结构相比更容易出现疲劳失效，因此在设计阶段需要进行疲劳分析[6-7]。
本文提出了一种直圆形柔性铰链的新设计。 利用有限元软件Workbench 15.0对该铰链的柔性、精度和疲劳寿命进行了分析。 将新型铰链的性能与传统直圆形柔性铰链的性能进行了比较。
2. 铰链性能分析
为了设计可靠的柔性铰链，必须分析其基本特性。 柔性铰链的主要性能参数包括灵活性、精度和疲劳寿命。
2.1 灵活性分析
灵活性（刚度）是柔性铰链的一个重要设计参数。 方程（1）表明，当其他参数保持不变时，较小的铰链宽度（b）会带来更大的灵活性。 因此，新型直圆形柔性铰链具有更窄的切口宽度（b1），表现出增强的灵活性。 使用Workbench 15.0进行有限元分析，验证两个铰链的灵活性。 两个铰链应用相同的材料属性、载荷和边界条件。 铰链模型的材料选用弹性模量为 190 GPa、泊松比为 0.305 的不锈钢。 传统直圆形柔性铰链的尺寸为：铰链长度（a）= 30 mm，宽度（b）= 10 mm，高度（h）= 10 mm，最小厚度（t）= 1 mm，圆弧半径（r） ) = 4.5 毫米
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