柔性機構

柔性機構（Compliant Mechanism）的概念是在1968年由Buens和Crossley提出的，一般是指通過其部分或全部具有柔性的構件變形而產生位移，傳動力的機械結構。

基本介紹

• 中文名：柔性機構
• 外文名：Compliant Mechanism

柔性機構定義

柔性機構有部分柔性機構和全柔性機構之分，其中全柔性機構又分為具有集中柔度的全柔性機構和具有分布柔度的全柔性機構。前者的特徵是柔性運動代替了全部的運動副，後者的特徵是無傳統的鉸鏈，柔性相對均勻的分布在整個機構之中。

柔性結構優點

相對於傳統的剛性結構而言，柔性結構具有以下優點：①可減少構件數目，無需裝配，從而降低了成本；②無需鉸鏈或軸承等運動副，運動和力的傳遞是利用組成它的的某些或全部構件的變形來實現；③無摩擦，磨損及傳動間隙，無效行程小，且不需要潤滑，可實現高精度運動，避免污染，提高壽命；④可存儲彈性能，自身具有回程反力。⑤易於小型化和大批量生產；⑥易於和其他非機械動力相匹配。

柔性機構套用：

由於柔性機構有以上優點，使得它在微機電系統（MEMS）,精密定位，無裝配設計和仿生機械等領域中得到廣泛的套用。作為柔性機構最簡單形式之一的柔性鉸鏈具有結構緊湊，體積小，無間隙，無摩擦，無需潤滑，運動平滑連續和位移解析度高（最高可達1nm）等優點，目前已經在航空，宇航，精密測量，光學工程和生物工程領域獲得重要的套用。但是由於其反覆變形容易引起疲勞破壞，對於具有集中柔性的柔性機構又容易出現應力集中現象，大變形引起的非彈性變形加上其設計和分析的難度，使得它在實際套用中受到一定的限制。

微電子機械系統(MEMS)的機械和電子組件是由單一的過程裝配在一起的,但是,在這兩種組件的設計和裝配的自動化方面存在著不平衡現象。總的來說,按照典型的“從功能到裝配”的方式來自動化地設計微電子線路並不困難。在此過程中,機械組件要達到相同的自動化程度則要困難得多。為了完全自動化地設計和裝配MEMS,以獲得較好的經濟效益,因此像微電子線路那樣對微型機械設計過程開發恰當結構就很有必要。但傳統的機械結構是由剛性絞鏈連線組成的,它不能滿足這點及以下這些微觀領域內的要求:①消除裝配需要;②把全部機構限制在同一平面的一個或兩個層內;③減輕摩擦的不利影響

柔性機構(一種能夠全面彎曲的機械)能滿足以上所有的要求,並且具有系統綜合的潛能。目前研究的焦點在於該機械的綜合方面及尋找系統的研究方法。在柔性機構中,功能行為(如所需的彈性變形)是物質實體的拓撲結構、形狀、尺寸的直接結果,這三種特性一起提供了實體在外載荷下變形及所需的運動的本質能力。因此拓撲結構、形狀、尺寸決定了該實體是否是柔性結構。