[发明专利]双向不等刚度的柔性铰链

说明书

本发明涉及一种双向不等刚度的柔性铰链，其包括第一柔性铰链主体和第二柔性铰链主体，第一柔性铰链主体的第一端和第二端分别设有第一矩形凸台和第二矩形凸台，第一矩形凸台和第二矩形凸台之间通过第一直线横梁连接，第二柔性铰链主体的第一端设有第三矩形凸台，第三矩形凸台的一侧设有第二直线横梁，第二柔性铰链主体设于第一柔性铰链主体的上方，且第一柔性铰链主体与第二柔性铰链主体之间通过预制螺栓和预制螺母连接。本发明采用组合式设计，并通过限位设计，将第一柔性铰链主体和第二柔性铰链主体连接在一起，工作时第二柔性铰链主体会阻止第一柔性铰链主体的向上变形，进而实现了柔性铰链特殊工作条件下的双向刚度不等能力。

技术领域

本发明属于柔性铰链技术领域，特别涉及一种双向不等刚度的柔性铰链。

背景技术

柔顺机构依靠柔性构件的弹性变形来实现其运动，具有整体性加工制造、无摩擦、无磨损、免装配、免润滑、运动精度高等优点，而柔性铰链是柔顺机构的基础。目前针对柔性铰链的研究主要集中在提高铰链运动精度和增大铰链变形范围两个方面。柔性铰链是柔顺机构的最小单元，其性能的好坏将直接影响柔顺机构的性能。铰链的运动范围制约着其在某些领域的应用，使铰链具有大变形的能力，可以提高其灵活性和适应性。而在变刚度方面，使铰链具有变刚度的特性，可以帮助机器适应不同的工作需求，提高其适应性。因此提出了可以改变柔性铰链的转动柔度的柔性铰链。

发明内容

针对以上情况，本发明提供了一种双向不等刚度的柔性铰链，采用组合式设计，改变了传统柔性铰链设计时的一体式设计理念，并通过限位设计，将第一柔性铰链主体和第二柔性铰链主体连接在一起，工作时第二柔性铰链主体会阻止第一柔性铰链主体的向上变形，进而实现了柔性铰链特殊工作条件下的双向刚度不等能力。

本发明采用的技术方案是，一种双向不等刚度的柔性铰链，其包括第一柔性铰链主体和第二柔性铰链主体，所述第一柔性铰链主体的第一端和第二端分别设有第一矩形凸台和第二矩形凸台，所述第一矩形凸台和第二矩形凸台之间通过第一直线横梁连接，且所述第一矩形凸台、第二矩形凸台以及所述第一直线横梁共同构成所述第一柔性铰链主体的J型结构，所述第二柔性铰链主体的第一端设有第三矩形凸台，所述第三矩形凸台的一侧设有第二直线横梁，且所述第三矩形凸台与所述第二直线横梁共同构成所述第二柔性铰链主体的L型结构；以及所述第二柔性铰链主体设于所述第一柔性铰链主体的上方，且所述第一柔性铰链主体与所述第二柔性铰链主体固定连接。

进一步地，所述第一柔性铰链主体与所述第二柔性铰链主体之间通过预制螺栓和预制螺母连接，且所述预制螺栓的一端穿过所述第二矩形凸台和所述第三矩形凸台与所述预制螺母螺旋连接。

优选地，所述第一柔性铰链主体的第一端面与所述第二柔性铰链主体的第一端面重合，且所述第一柔性铰链主体的第一侧面与所述第二柔性铰链主体的第一侧面重合。

优选地，所述第一柔性铰链主体的宽度等于所述第二柔性铰链主体的宽度。

优选地，所述第一矩形凸台的高度等于所述第二矩形凸台与所述第三矩形凸台的高度之和。

本发明的第二方面采用的技术方案是，一种双向不等刚度的柔性铰链，其包括柔性铰链主体，所述柔性铰链主体为长方体结构，且所述柔性铰链主体的第一端和第二端分别设有第四矩形凸台和第五矩形凸台，所述第四矩形凸台和第五矩形凸台之间通过直线型横梁连接，且所述第五矩形凸台的上侧设有圆环形弧块，所述圆环形弧块侧面向上凸起，且所述圆环形弧块底端与所述直线型横梁之间留有间隙。

进一步地，所述柔性铰链主体宽度等于所述直线型横梁的宽度，且所述直线型横梁与所述第四矩形凸台以及第五矩形凸台的连接处均设有圆弧倒角。

优选地，所述第四矩形凸台的高度等于所述第五矩形凸台的高度，且所述圆环形弧块与所述第五矩形凸台相连的最高处，不超过所述第五矩形凸台的高度。

优选地，所述圆环形弧块底端半圆直径与所述圆环形弧块的圆环环宽相等。