柔性鉸鏈

柔性鉸鏈

柔性樞軸(或稱柔性鉸鏈,柔性軸承、十字彈簧軸承)是一種結構簡單、形狀較為規則的彈性支承,具有和幾何中心軸重合的迴轉中心,依靠在圓周徑向均布的彈性薄片的有限變形進行工作。在扭轉載荷下,繞其迴轉中心在有限角度範圍內產生迴轉運動。

在國外的學術期刊上,稱作“flexural pivot”、“flexible joint”、“torsion beam(bar)”等。與傳統的支承比,彈性支承具有無空回、無摩擦、無間隙、無噪聲、無磨損、空間尺寸小、運動靈敏度高、容易控制、運行穩定等許多優點,在宇航、機器人、光學、生物工程等諸多領域得到廣泛的套用,是精密機械、精密測量儀表、微納米器件中的重要元件。如空間飛行器中姿態調整機構、天文望遠鏡上自適應調整機構、太空飛行器上微波天線的對準機構、太陽能帆板摺疊機構、機器人腕力感測器、高精度小量程扭矩感測器等。

二十世紀六十年代前後,由於航空航天技術的發展,對實現小範圍內偏轉的支撐結構,不僅提出了高解析度的要求,還要求結構上具有微小型化的要求。人們在經過對各類型的彈性支撐實驗探索後,逐步開發出體積小、無機械摩擦、無間隙、運動靈活的柔性鉸鏈柔性鉸鏈機構利用了彈性材料微小變形及其自回復的特性,消除了傳動過程中的空程和機械摩擦,能獲得超高的位移解析度。隨後,柔性鉸鏈被廣泛的套用於陀螺儀、加速度計、精密天平、飛彈控制等儀器儀表中,並獲得了前所未有的高精度和穩定性。
柔性鉸鏈主要有兩種類型, 直梁型柔性鉸鏈和圓弧型柔性鉸鏈。直梁型柔性鉸鏈的運動精度較高, 但運動行程受到很大的限制, 只能實現微小幅度的轉動。最普通的形式是繞一個軸彈性彎曲,且這種彈性變形是可逆的。圓弧型柔性鉸鏈有較大的轉動範圍, 但其運動精度較差, 轉動中心在轉動過程中有明顯的偏轉。
柔性鉸鏈用於繞軸作複雜運動的有限角位移,它的特點是:無機械摩擦、無間隙、運動靈敏度高。

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