[发明专利]一种零刚度柔性铰链

说明书

一种零刚度柔性铰链，属于柔性铰链技术领域，包括负刚度模块、内外环柔性铰链和内环输出接口，内外环柔性铰链由至少三个基本层叠件层叠在一起组成，包括外环结构和内环结构，负刚度模块包括外环输出接口、矩形片簧串、菱形四杆机构和接口板，外环输出接口底部与外环结构上侧固连，接口板一面与内环结构上侧固连，菱形四杆机构的其中两个对角节点分别与外环结构和接口板连接，菱形四杆机构的另外两个对角节点与矩形片簧串的两端连接，内环输出接口与内外环柔性铰链的内环结构底侧固连。本发明通过设置菱形四杆机构和矩形片簧串等，抵消掉柔性铰链内外环转动产生的恢复力矩，这样就能使铰链可以停留在行程范围内的任意位置。

技术领域

本发明属于柔性铰链技术领域，特别是指一种零刚度柔性铰链。

背景技术

柔性铰链(或称柔性枢轴、柔性轴承、十字弹簧轴承)是一种结构简单、形状较为规则的弹性支承，具有和几何中心轴重合的回转中心，依靠在圆周径向均布的弹性薄片的有限变形进行工作，在扭转载荷下，绕其回转中心在有限角度范围内产生回转运动。

普通柔性铰链内外环结构相对转动时，会产生恢复力矩，并且需要另外配驱动力来平衡铰链的恢复力矩，繁琐且不方便，也容易使结构的复杂度提高。

所以，本发明将提供一种零刚度柔性铰链，来解决上述问题。

发明内容

针对上述不足，本发明提供了一种零刚度柔性铰链。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种零刚度柔性铰链，包括负刚度模块、内外环柔性铰链和内环输出接口；所述内外环柔性铰链由至少三个基本层叠件层叠在一起组成，包括外环结构和内环结构；所述负刚度模块包括外环输出接口、矩形片簧串、菱形四杆机构和接口板，所述外环输出接口底部与内外环柔性铰链的外环结构上侧固连，所述接口板一面与内外环柔性铰链的内环结构上侧固连，所述菱形四杆机构的其中两个对角节点分别与外环结构和接口板连接，所述菱形四杆机构的另外两个对角节点与矩形片簧串的两端连接；所述内环输出接口与内外环柔性铰链的内环结构底侧固连。

优选的，所述内外环柔性铰链的基本层叠件数量为至少三个，所述基本层叠件包括外圈法兰环、内圈法兰环和簧片，所述内圈法兰环为不完全圆环，所述簧片为矩形薄片，簧片的一端连接到外圈法兰环的内侧壁，另一端通过内圈法兰环的缺口连接到内圈法兰环的内侧壁；所述基本层叠件依次层叠，层叠后多个簧片圆周均匀分布，所述内外环柔性铰链的外环结构是由多个基本层叠件的外圈法兰环层叠在一起组成，所述内环结构是由多个基本层叠件的内圈法兰环层叠在一起组成。

优选的，所述接口板包括接口板圆柱孔和转接法兰盘，所述转接法兰盘的侧边对称分布有两个接口板圆柱孔。

优选的，所述外环输出接口包括输出法兰盘、固定法兰盘和外环圆柱孔，所述固定法兰盘为法兰环结构，其上部连接固定着输出法兰盘，所述外环圆柱孔数量为两个，对称分布于固定法兰盘的内边缘。

优选的，所述接口板与内外环柔性铰链的最上层的基本层叠件连接，即与最上层的基本层叠件的内圈法兰环连接；所述内环输出接口与内外环柔性铰链的最下层的基本层叠件连接，即与最下层的基本层叠件的内圈法兰环连接。

优选的，所述外环输出接口的固定法兰盘与最上层的基本层叠件的外圈法兰环连接。

优选的，所述矩形片簧串包括固定孔和矩形片簧组合，其数量为两个，所述矩形片簧组合是由第一矩形片簧和第二矩形片簧组成的，所述第一矩形片簧和第二矩形片簧同为弧形板簧，第一矩形片簧和第二矩形片簧长边缘两端固连，中间弧形的谷底部位远离；多个矩形片簧组合通过中间位置串联，位于两端的矩形片簧组合的侧边各设有一个固定孔。

优选的，所述菱形四杆机构数量为两个，菱形四杆机构的其中两个对角节点中，其中一个节点与外环圆柱孔铰接，另一个节点与接口板圆柱孔铰接，另外两个对角节点分别与矩形片簧串的两个固定孔铰接。