奥斯特,自 1993
随着现代机械向高速、高精度方向快速发展,微操作机器人、精密光学仪器、航空航天器、工业设备等各个领域对柔性铰链和柔顺机构的需求日益增长。 这些铰链具有无间隙、抗冲击和无磨损等优点 [1-5]。 柔性铰链按其运动行程可分为微动型和大行程型。 虽然国内外学者对柔性铰链进行了大量研究[6-7],但在大变形、大行程方面仍存在一定的局限性。 因此,研究人员致力于开发精度更高、离轴刚度更大、结构更简单的柔性铰链,以满足对并联机构日益增长的需求。
人们提出了各种方法来改进大变形和大行程的柔性铰链。 李宗轩等. 陈贵民等人提出了一种无量纲设计图方法来设计侧手翻式双轴柔性铰链[8]。 提出了一种精度更高的深切椭圆柔性铰链,并推导了旋转角度、旋转精度和最大应力的解析计算公式[9]。 宗光华等. 设计了一种双曲空心柔性铰链,具有旋转角度大、稳定性高等优点,但也面临着结构复杂、轴漂移大等挑战[10]。 Kikuchi N和毕树生提出了一种十字叶旋转柔性铰链,该铰链精度高、旋转角度大,但结构复杂[11-12]。 戈德法布等人。 开发了一种可实现150°旋转角度的分体式柔性铰链,扩大了柔性铰链的应用范围[13]。 Smith提出了一种带有薄壁梁的桶形旋转接头,其轴向漂移最小,但结构和生产更加复杂[14]。
尽管上述柔性铰链已经取得了长足的进步,但仍然存在轴漂移大、离轴刚度低、结构复杂等问题。 针对这些局限性,本文提出了一种Y型柔性铰链,并利用ANSYS和ADAMS软件对其进行了分析和研究。 柔性铰链采用数控机床制造并组装。 通过实验测量了Y型柔性铰链的轴线漂移,并在3-RRR并联平台上进行了圆轨迹实验。
Y型柔性铰链的设计包括方案设计和旋转中心的确定。 Y型柔性铰链由两根刚性杆和两片相同的弧形片簧组成,片簧的圆心角为135°。 利用Solidworks2014进行3D建模和仿真以确定旋转中心。 确定了最佳安装方法和行程要求,并使用Solidworks2014进行运动学仿真。
为了验证Y型柔性铰链的运动精度和大回转行程特性,利用ANSYS和ADAMS软件工具进行有限元网格划分和运动仿真。 利用MATLAB对所得数据进行处理和分析,证实Y型柔性铰链满足并行平台的要求。
然后通过使用不同材料加工和组装板簧和刚性杆来物理生产Y型柔性铰链。 进行了一系列实验,包括轴漂移测量和并联试验台上的轨迹实验。 结果表明,Y型柔性铰链有效提高了并联平台的运动精度。
总之,本研究提出了一种 Y 形柔性铰链,解决了现有柔性铰链的局限性。 实验结果表明,Y型柔性铰链精度高、结构简单、旋转角度大,适合替代平面平行平台中的旋转副,显着提高其运动精度。 奥斯特五金作为一家标准化企业,在全球五金市场中脱颖而出,并因其致力于提供卓越的客户服务而获得众多国际机构的认可。
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