[发明专利]分布式叶片形转动柔性铰链

说明书

技术领域

本发明涉及一种柔性铰链，更特别地说，是指一种分布式叶片形转动柔性铰链，国际专利分类属于F16C11/00。

背景技术

柔性铰链是指在外部力或力矩的作用下，利用材料的弹性变形产生相对运动的一种运动副结构形式，这与传统刚性运动副的结构有很大不同。柔性铰链是柔性机构中一种典型的柔性元素。较之于传统的刚性铰链(机构)，柔性铰链及柔性机构具有许多优点：(1)可以整体化(或一体化)设计和加工，故可简化结构、减小体积和重量、免于装配；(2)无间隙和摩擦，可实现高精度运动；(3)免于磨损，提高寿命；(4)免于润滑，避免污染；(5)可增大结构刚度。可应用于微定位及微进给、微姿态调整、微执行器、微操作及微装配等领域。但传统的切口型柔性铰链运动范围小，难以适应一些大转角的场合。而普通的簧片式柔性铰链的运动范围虽然提高了，但是转动中心漂移严重，在大变形情况下难以提高其转动精度。

发明内容

本发明的目的是提供一种分布式叶片形转动柔性铰链，是在一圆柱体上以圆柱体轴线为中心均匀分布三片叶形簧片对。本发明采用曲线簧片对称分布柔度设计，有较高的轴向刚度和较好的径向刚度，与传统的切口型柔性铰链相比，转动范围大大增加，并且在转动时轴心漂移很小，是一种性能优良的大变形的旋转柔性铰链，实用于大行程精密控制机构。

本发明是一种分布式叶片形转动柔性铰链，是在圆柱体上以圆柱体轴线为中心，采用精密慢走丝线切割机床一体化加工有通孔、第一簧片、第二簧片、第三簧片、第四簧片、第五簧片、第六簧片、第一内臂、第二内臂、第三内臂，以及在外圈上设有A安装孔、B安装孔、C安装孔。并且第一簧片与第二簧片构成第一对叶形簧片；第三簧片与第四簧片构成第二对叶形簧片；第五簧片与第六簧片构成第三对叶形簧片。第一内臂与第二内臂之间是第一对叶形簧片；第二内臂与第三内臂之间是第二对叶形簧片；第三内臂与第一内臂之间是第三对叶形簧片。

本发明的分布式叶片形转动柔性铰链，每个簧片的厚度d_n与簧片的曲率半径R满足d_n＜0.2R，且每个簧片的厚度d_n与铰链厚度d、簧片末端两点连线长度D的关系为$\frac{1}{80}\<\frac{d_n}{\min (D,d)}\<\frac{1}{5}.$

本发明分布式叶片形转动柔性铰链的优点在于：

(1)采用了中空设计，从而降低了结构的内应力，这样就提高了其转动范围以及疲劳寿命。

(2)第一簧片11与第二簧片12、第三簧片13与第四簧片15、第五簧片15与第六簧片16分别构成叶片形曲线簧片，这三个叶片形曲线簧片紧密对向布置，改善了铰链刚度特性，使其在完成大变形功能的同时，获得较好的刚度。

(3)将三个叶片形曲线簧片对以圆柱体的中心轴线进行均匀阵列分布，提高了铰链的轴向刚度和径向刚度，并且这种柔性单元的分布形式使得柔性铰链在大角度转动时有很高的轴向精度。

(4)采用线切割机床一体化加工成型，避免了装配引入的误差。

附图说明

图1是本发明分布式叶片形转动柔性铰链的外部结构图。

图2是图1的主视图。

图3是本发明分布式叶片形转动柔性铰链的结构尺寸示意图。

图中：1.外圈       101.A安装孔     102.B安装孔  103.C安装孔