_基于田口方法柔性铰链应力对设计参数的灵敏度分析

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柔性铰链微动机构的分析与设计（精品pdf）

七、柔性铰链微动机构的分析与设计一. 实验目的1.认识柔性四连杆机构的形貌2.了解柔性铰链工作台的工作原理及应用前景3.掌握柔性铰链的分析与设计方法4.掌握微位移工作台的分析与设计方法二. 柔性铰链微动机构的用途与发展前景由于宇航和航空等技术发展的需要,对实现小范围内偏转的支承，不仅提出了高分辨率的要求，而且对其尺寸和体积提出了微型化的要求。

人们在经过对各类型的弹性支承的实验探索后，才逐步开发出体积小无机械摩擦、无间隙的柔性铰链。

随后，柔性铰链立即被广泛地用于陀螺仪、加速度计、精密天平、导弹控制喷嘴形波导管天线等仪器仪表中，并获得了前所未有的高精度和稳定性。

如日本工业技术院计量研究所，利用柔性铰链原理研制的角度微调装置，在3分的角度范围内，达到了1000万分之一度的稳定分辨率。

近年来，柔性铰链又在精密位移工作台中得到了实用。

柔性铰链微位移机构具有较高的位移分辨率，再配合压电陶瓷驱动器可实现微小位移，可适合各种介质环境工作。

微位移技术直接影响到微电子技术等高精度工业的发展，如微电子技术随着集成度的提高，线条越来越微细化，与之相对应的工艺设备：光刻机、电子束和x射线曝光机等，其定位精度要求为线宽的1／3～1／5，即亚微米甚至纳米级的精度，这就要求精密工作台具备相应的技术水准，柔性铰链是关键技术之一。

三. 柔性铰链工作台的结构a) 单柔性四连杆b) 双柔性四连杆图7-1 单、双柔性四杆机构变形原理图为保证位移方向的直线性，柔性工作台一般由平行四杆结构的铰链组成。

单柔性平行四杆机构沿一个移动方向产生位移时，在其垂直方向同时产生一个交叉耦合位移，参见图一中的Δ，且随柔性铰链弯曲偏转角的增大而增加，而双柔性平行四杆机构（图7-1b），由于结构对称，当沿一个方向受力产生位移时，两侧铰链均产生交叉耦合位移。

即：如果加工完全对称，双柔性平行四杆机构能产生严格的直线运动，从原理上克服了单柔性平行四杆机构易产生交叉耦合位移的缺陷，是超精密定位系统的首选结构，双柔性工作台结构参见图7-2。

柔性铰链简介

−1
于是得到柔性铰链的转动刚度ｋｂ：
M 3MR kb= = α M Eh
3 1 3π 1 + + ⋅ 8Rb 2 4R 2 b 8 2 b 2. 5 ⋅ R 0.5
图２－３ａ）传统转动副图２－３ｂ）柔性铰链转动副
2.移动副（P）允许两构件沿轴线做相对移动，这种运动副也是具有 1 个自由度（f=1），图（2-4a）为常规移动副，图（2-4b）为柔性铰链移动运动副。
哈工大博实精密测控有限责任公司 _____________________________________________________________________
3MR 2 R 2 + ( R + b) 2 1 + 2 2 Eh 2b ( 2 R + b) ( R + b) 2b (2 R + b)( R + b)
3R ( R + b) 2b 2 ( 2R + b ) 2 2R + b arctan b (2 R + b) b( 2R + b )
哈工大博实精密测控有限责任公司 _____________________________________________________________________
柔性铰链简介
六十年代前后，由于宇航和航空等技术发展的需要，对实现小范围内偏转的支承，不仅提出了高分辨率的要求，而且对其尺寸和体积提出了微型化的要求。人们在经过对各类型的弹性支承试验探索后，才逐步开发出体积小、无机械摩擦、无间隙的柔性铰链。随后，柔性铰链立即被广泛的应用于陀螺仪、加速度计、精密天平导弹控制喷嘴形波导管天线等仪器仪表中，并获得了前所未有的高精度和稳定性。如日本工业技术设计院计量研究所，利用柔性铰链原理研制的角度微调装置，在三分的角度范围内，达到了千万分之一度的稳定分辨率。近年来，柔性铰链在精度微动工作台中得到了应用，开创了工作台进入纳米级的新时代。柔性铰链用于绕轴做复杂运动的有限角位移，它的特点是：无机械摩擦，无间隙，运动灵敏度高。柔性铰链有很多种结构，最普通的形式是绕一个轴弹性弯曲，这种弹性变形时可逆的。在机器人机构中应用了转动副，移动副，球面副，平面副及虎克铰等，其中常用的是转动副，移动副和球面副。１．转动副（Ｒ）也称回转副，它允许两构件做相对转动，这种运动副具有１个相对自由度（ｆ＝１），图（２－３ａ）为常规转动副，图（２－３ｂ）为柔性铰链转动运动副。

基于柔性铰链微位移放大机构的设计和分析

ＷＡＮＧＳ－ｎｉｍｉＹＵＮＸｉａＣＮＪｎｚｅｇＨＥｕ－ｈｎ
（ｈｎｈｉＳａｇａＭａｉｅＥｕｐｎｅｅｒｈＩｓｔｔ，ｈｎｈｉ００，ＣｉａｒｑｉｍｅｔＲｓａｃｎｔｕｅＳａｇａｎｉ２０３１ｈｎ）
ＡｂｔａｔＢｃｕｅｏｅｌｓｖｖｏｅｊｕｎｙｏｉ — ｔｅｌｔｃｔｅｄｂｃｊｔｉｅｅｖｖｌ，ｄｓｌｃｍｎｓｎｒｓｓｃ：ｅａｓｆｔｅｓａｅｃｒｏｒｅｆｔｒｓｇｅｃｒｉｆｅ — ａｋｅｒｈｌｈｄａｅｉｙｐｐｓｒｏａｅｉａｅｅｔｅｏｉｖｐ
ＫｅＷｏｄ：ｔｉ — ｔｇｅｃｃｙｅｄｂｃ；ｊｔｉｓｒｖｌｅｌｘｂｅｉｇｓｙｒｓｈｒｓｅｌｔｉｆｅ — ａｋｅｄａｅｒｔｉｐｐｅｖａｖ；ｆｉｈｎｅ；ｍｉｏｉｌｃｍｅｔｅｏｅｌｃｄｓａｅｎｍａｎｆｉｇｒｐｇｉｎｍｅｈｎｓ；ｙｃａｉｍ
ｆｉｅｅｎａａｙｉｉｔｌｍｅｔｎｌｓｓｎｅ
Ｈｖａｌｃｅｍａｉｓ＆ＳａｓＮＯ１２０１１ｄｒｕｉｓＰｎｕｔｃｅｌ／．．
基于柔性铰链微 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 移放大机构的设计和分析
王思民云霞陈军政
２０３）００１（国船舶重工集团公司上海船舶设备研究所，海中上
中图分类号：Ｈ１７５Ｔ３．文献标识码：Ａ文章编号：０８０１（０１０ — ０７０１０ — ８３２１）１０１— ４

基于柔性铰链的微位移机构的设计与分析

基于柔性铰链的微位移机构的设计与分析
黄志威梅杰明廷鑫胡吉全陈定方

武汉理工大学物流工程学院
摘
武汉４３００６３
要：针对传统机械式微位移机构无法实现高精度定位的问题，采用半圆型柔性铰链设计了一种反对称
ｗｈｉｃｈｃａｎａｍｐｌｉｆｙｔｈｅｉｎｐｕｔｌｉｎｅａｒｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔａｎｄｔｒａｎｓｆｏｒｍｉｔｉｎｔｏａｎｇｕｌａｒｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｆｏｒｏｕｔｐｕｔ．Ｔｈｅｐａｐｅｒａｎａｌｙｚｅｓｉｔｓａｎｇｕｌａｒｓｔｉｆｆｎｅｓｓ，ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｔｙｐｅ，ｓｔｕｃｒｔｕｒａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ａｎｄｏｕｔｐｕｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｔａｔｉｃｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ．ＴｈｅｓｏｆｔｗａｒｅＡｎ —
性铰链与传统铰链相比，具有无间隙、无摩擦、
运动灵敏度高等优点。但传统铰链允许较大的相对转动，而柔性铰链只允许很小的相对转动。在精密工程中，基于柔性铰链的柔性放大机构作为微位移放大器，可将压电陶瓷驱动器的输出位移放大到几十甚至几百微米，以实现较大行程范围内的精密位移驱动。柔性放大机构有多种放大原理，如桥式原理、

柔性铰链的计算和分析

础。
关键词：性铰链；圆柔性铰链；密定位柔直精中图分类号：Ｈ１３Ｔ０Ｔ２；ＨＴ３文献标识码：Ａ
柔性铰链作为一种特殊的传动结构，应用于沿转轴的转
由于柔性铰链的中部较为薄弱，力矩作用下可以产生在
维普资讯
第１８卷第３期２００２年６月
机械设计与研究
ＭａｈｎｓｇｎｓａｃｃｉｅＤｅｉｎａｄＲｅｅｒｈ
Ｖｏ．８文章编号：０６２４（０２０ —０９０１０ —３３２０）３０２ —２
吴鹰飞。兆英周
（华大学精密仪器与机械学系，京１０８）清北００４
摘要：对常用的直圆柔性铰链进行力学分析，针与迄今一直沿用由ＪＭ．ＡＯＳ给出的柔性铰链绕２轴的．ＰＲ转动刚度（柔度）算公式相比，出了更为简洁、确的转动刚度计算公式，计提精使其有利于柔性铰链的设计和分析。对直圆柔性铰链所能承受的最大力矩和最大角位移进行了分析，出了它们在不考虑应力集中影响下的计算公给式。讨论了直圆柔性铰链各个参数对其性能的影响。为柔性铰链在精密定位系统中的应用提供了一定的理论基
为了便于分析，圆心角０在
处截取微元如图２所示，受力在
前微元截面垂直于ｚ轴。其中，微元的高度为：

平面柔性铰链导向机构刚度分析与实验测试

平面柔性铰链导向机构刚度分析与实验测试柔性铰链导向机构是一类重要的传动机构，具有柔性通过滚动节点传递力的能力，由滚筒、滚轮、铰链组成，它们组成了一个柔性机器结构，从而实现了机器间力学连接。

这类机构在很多应用中，如航空航天、军事导弹技术、电力设备、救护设备等都有着重要的应用，具有重要的社会意义。

然而，柔性铰链导向机构的刚度分析和实验测试是开发先进柔性铰链导向机构的关键环节之一，而该分析与测试也是机构运行性能的关键评估标准之一，是指导设计的重要依据。

因此，研究如何对柔性铰链导向机构进行刚度分析以及实验测试是重要的技术任务。

本文将从柔性铰链导向机构的结构性能、加载条件和运行状态几个方面介绍其刚度分析以及实验测试技术。

首先介绍了柔性铰链导向机构的结构性能，包括构件尺寸、材料特性以及构件受力状况等，以及影响刚度的因素；其次，介绍了进行柔性铰链导向机构刚度分析的方法，包括小振幅、空间状态（方向）刚度以及分析模型构建等；再次，介绍了进行柔性铰链导向机构实验测试的方法，包括机构准备、状态（方向）实验测试及试验数据处理等；最后，结合实例阐述如何充分利用分析和测试技术来进行柔性铰链导向机构设计。

柔性铰链导向机构的结构性能影响着机构的运行状态和完成任务的性能，特别是滚筒、滚轮和铰链的尺寸、材料特性以及受力状态都将影响机构的刚度，因此正确设计滚筒、滚轮和铰链的尺寸、材质及受力状态是进行刚度分析和测试前必须考虑的因素。

通过小振幅刚度分析和实验测试可以得到柔性铰链导向机构的xyz三向分析响应，这就要求建立符合实际情况的分析模型，并结合实际应用情况，确定分析条件，包括3D分析模型（模型体积、单元尺寸、模型尺寸）、加载条件（加载类型、力矩分布和作用点）和分析条件（振动类型、振动模式）。

实验测试以获得柔性铰链导向机构的刚度参数为目标，分析前必须细致准备实验环境，包括确定测试样本及其尺寸、连接状态和安装状态，确定加载方法、力矩范围和监测点，以及设置控制参数、测量细节等，以及确定测试流程和数据处理方法，以期获得准确可靠的实验数据，为柔性铰链导向机构的设计提供可靠的参考依据。

基于Workbench的直梁型柔性铰链的应力分析

到的力与弯矩。其公式为：
１２
联互万程（１）（２）．根据边界条件，可以求解出柔
性铰链两端受到的力与弯矩如下：
１２Ｅｌ
：Ｔ
（３）（４）
６Ｅ１ｆ
：
．
图３直梁型柔性铰链有限元模型
，
如图４所示，以固定刚体端作为坐标原点，在导向刚
１０４
仿真
基于Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ的直梁型柔性铰链的
应力分析
口沈阳建筑大学陶先臣口东北大学刘亮吴昊
一
、
引言
近年来，由于先进加工技术的不断发展，微小器件的加工需求不断增加，可实现微小加工的载体平台慢慢地受到了人们的广泛关注。载体平台采用的是柔性铰链组成的运动
正应力，没有剪应力，即其内部应力只存在弯曲正应力和拉
府＿丌
利用ｍａｔｌａｂ软件编制计算程序，可以万便快速地计算
端固定，另得到直梁型柔性铰链在产生／位移时的最大应力值。
三、直梁型柔性铰链的有限元分析
直梁型柔性铰链的几何参数，厚度取值范围应选在值范围为２Ｏｍｍ－４０ｍｍ。根据几何参数建互直梁型柔性铰链有限元模型，进行有限元分析，以验证所推导的应力理论公
泊松比
图３所示为直梁型柔性铰链有限元网格划分模型，其中
固定刚体端和导向移动刚体端的网格划分相对粗略，主要是
固定一导向物理模型中，在导向移动刚体移动的过程因为这部分不是主要的变形部分，对所求应力的影响非常中，直梁型柔性铰链发生变形弯曲。当导向移动刚体移动的小，可以忽略不计。而在直梁型部分以及直梁型部分和两端刚体端连接的地万，进行了网格的优化，从而使得仿真结果距离为时，直梁型柔性铰链内部会受到弯矩和力的作用。根据力法万程，可以求得固定一导向柔性铰链两端所受更精确。

基于柔性铰链支承的热驱动硅微机械手的力学模型及性能分析

ＡｂｔａｔＴｈｉｒｇｉｐｒｓｒｃ：ｅＭｃｏｒｅ，ｗｈｃｙｉｌｃｏｃｕｔｒｓｏｅｏｏｔｎｅｅｒｈｃｎｅｔＥｐｉｈｉｔｐｃｒａｔａｏ，ｉｎｆｍｐｒａｔｒｓａｃｏｔｎｓｉＭＭＳｓａｍｉｉｎ．Ｔｈｅ
ＥＥＡＣＣ：２０；３０７３７２Ｇ
＊
沈雪瑾，王旭，伟俊，科委，文蕾戚李吴
（上海大学机械自动化系，海２０７）上００２
摘要：微机械手是一种典型的微型执行器，是微型机电系统（Ｅ）ＭＭＳ的重要研究内容之一。以基于柔性铰链的电热驱动
ＳＨＥＸｕ－ｉ，ＮｅｎＷＡＮＧ，ｅｊｎＬＩ — ｉＵｎｌｉｊＸｕＱＪｉｕ，ｗｅ，Ｗ－ＫｅＷｅ — ｅ
（ｐｒｍｅｔｆＭｅｈｎｃｌｔｍａｉｎ，ｈｎｈｉｎｖｒｉＳａｇａ００２ｈｎ）ＤｅａｔｎｏｃａｉＡｕｏｔａｏＳａｇａＵｉｅｓｙ，ｈｎｈｉ０７，Ｃｉａｔ２
ｐａｅｎｅｕｅ．ＡｎｅｍｉｏｒｐｒＳｂｈｖｏｔｄｅｎｔｅｂｓｓｏｅｒｔａｎｌｓｓＴｅａａｙｉｌｍｅｔｉｄｄｃｄｃｓｄｔｃｇｉｅ ’ ｅａｉｒｓｓｕｉｏｈａｉｆｈｏｅｉｌａｙｉｈｒｐｉｄｔｃａ．ｈｎｌｔ — ａｓｌｓｏｔａｈｃｇｉｅ ’ ｕｐｔｄｓｌｃｍｅｔｉｉｔｐｏｔａｏｔｅｒｄｕｆｔｅｆｕｅｃｌｅｕｔｈｗｈｔｔｅｍｉｏｒｐｒＳｏｔｕｉｐａｅｎｓｄｒｃｌｒｐｒｉｎｌｔｈａｉｓｏｈｌｘｒｒｓｒｐｅｙｏｏｅｈｎｅｉｇ．ＡｎｂｕｈｃｏｒｐｒＳｏｔｕｉｌｃｍｅｔｕｄｒｄｆｒｎｐｌｄｖｌｇｓｈｒｎｆｅｔｅｕｔｄａｏｔｔｅｍｉｒｇｉｅ ’ ｕｐｔｓａｅｎｎｅｉｅｅｔｐｉｏｔｅ，ｔｅｔｅｄｏｓｓｌｐｄｐｆａｅａｔｒｓｉａｃｒａｔｗｉｎｆｔｅｒｔｌｅｕｔ。ｔａ。ｔｅｍｉｒｇｉｐｒＳｏｔｕｉｐａｅｎｃｅｓｓｌｅｒｔｓｃｄｎｔｏｅｏｈｏｅｉｓｌｏｈａｃｒｓｈｔｉｈｃｏｒｐｅ ’ ｕｐｔｓｌｃｍｅｔｉｒｅｎｌｗｉｓｄｎａｉａｙｈｒｉｇｏｈｎｕｏｔｇｎｔｅｗｈｌｉｎｆｔｅｉｐｔｖｌｅｏｈｏｅｓａ．ＫｅｒｓＭＥＳ；ｃｏｒｐｅ；ｓａｅｂａｅｅｔｏｈｒｌｃｕｔｒｆｘｒｉｇｙｗｏｄ：ＭｍｉｒｇｉｐｒＶ— ｈｐｅｍｌｃｒｔｅｍａｔａｏ；ｌｕｅｈｎｅａｅ

微位移工作台柔性铰链参数分析和优化

微位移工作台柔性铰链参数分析和优化李啟定;李克天【摘要】Optimized and analysis the parameters influence of micro-displacement on flexible hinge.Application the theory of Pseudo-rigid-body, simplified geometry as the quality-spring system base on energy approach, derived the natural frequency formulation of the right circular hinge.By using ANSYS finite element simulation calculation, obtain the effects of various parameters on the system natural frequency and stiffness and summed up the rule.Initial model size base on the design requirements, analysis influencing factor and optimized optimal combination.%针对微位移工作台柔性铰链影响参数的分析和优化。

应用伪刚体理论，以能量法把模型简化为质量--弹簧系统，进行直圆铰链的固有频率公式推导。

通过ANSYS有限元算例模拟仿真，研究各个参数对系统固有频率和刚度的影响，分析总结规律。

并由设计要求初始模型尺寸，对影响因素进行参数优化并选择最优参数组合。

【期刊名称】《机电工程技术》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】4页(P72-75)【关键词】柔性铰链;固有频率;有限元分析;优化设计【作者】李啟定;李克天【作者单位】广东工业大学机电工程学院，广东广州 510006;广东工业大学机电工程学院，广东广州 510006【正文语种】中文【中图分类】TH703DOI：10.3969/j.issn.1009-9492.2015.01.019柔性铰链是一种新型的弹性导轨形式，具有无机械摩擦、无间隙、无热源、运动灵敏性高等优点，能够实现纳米分辨率定位，在精密机械、精密测量、生物医学工程、微电子技术和纳米技术等领域得到了广泛的应用，如STM、超精密工作台、精密微位移系统［1-3］。

基于柔性铰链的增敏型FBG加速度传感器

ＳｅｎｓｉｔｉｚｅｄＦＢＧＡｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎＳｅｎｓｏｒＢａｓｅｄｏｎＦｌｅｘｕｒｅＨｉｎｇｅ
ＨＯＮＧＬｉ１，ＣＨＥＮＹｉ⁃ｌｉｕ１，ＴＥＮＧＹｕｎ⁃ｔｉａｎ１，２，ＺＨＡＮＧＹｕ⁃ｚｉ１，ＱＩＵＺｈｏｎｇ⁃ｃｈａｏ１
（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＤｉｓａｓｔｅｒＰｒｅｖｅｎｔｉｏｎ，Ｌａｎｇｆａｎｇ０６５２０１，Ｃｈｉｎａ；２．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＧｅｏｐｈｙｓｉｃｓ，ＣｈｉｎａＥａｒｔｈｑｕａｋｅＡｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８１，Ｃｈｉｎａ）
灵敏度如图３（ａ）所示，谐振频率如图３（ｂ）所示。
第２组分析ｅ和ｈ在ｔ＝０．５ｍｍ、１ｍｍ和２ｍｍ对传感器灵敏度和谐振频率的影响，令ｂ＝５ｍｍ、ｃ＝３ｍｍ，０ｍｍ≤ｅ≤１０ｍｍ，２０ｍｍ≤ｈ≤３５ｍｍ，得到传感器灵敏度如图４（ａ）所示，谐振频率如图４（ｂ）所示。
加速度ａ之比，Ｓ即ＦＢＧ加速度传感器灵敏度，Ｓ为光
栅的中心波长变化量和加速度ａ之比，即
Ｓ
＝
Δλ ａ
＝
２（
１－Ｐｅａ
）
λＢ
εｆ
＝
（１－Ｐｅｌ
）
λＢ
ｍｄｋｈ＋４Ｋ
／
ｈ
（７）
式中：Ｐｅ为弹光系数；λＢ为光栅的中心波长；εｆ为光纤应变；在下文中的所指的灵敏度为峰－峰值灵敏度
为２Ｓ。
１３
ｆ
＝
１２π
２ｋ（ｈ／２）２＋２ＫＪ
（９）

基于田口方法的柔性铰链柔度稳健优化设计

基于田口方法的柔性铰链柔度稳健优化设计伍建军;万良琪;吴事浪;聂鹏飞;吴佳伟【摘要】T he flexibility robustness of compliant mechanism is the premise of compliant mecha‐nism widely applying in miniature electromechanical systems and precise engineering field .In practice ,this problem cannot be solved by using traditional method .A new robust design method was presented ,the structural parameters of flexure hinge and working load were selected as well . By processing and analyzing test data resulted from orthogonal test ,the best combination o f pa‐rameters was obtained and verified by experiment .The results demonstrated that ,against the traditional design ,the signal noise ratio increased about 4 .68 dB ,the quantity loss of flexible hinge reduced .It also implemented the flexibility stabilit y optimization on the flexible hinge .Fi‐nally ,the flexibility robustness of flexible hinge could be optimized . T he robust design can be widely used and has reference value in application .%柔顺机构柔度稳健性是柔性机构在微机电系统与精密工程等领域广泛应用的前提和基础，但在实际工程中传统设计方法未充分考虑其稳健性．引入田口稳健优化设计方法，选取柔性铰链各结构参数为可控因素，工作载荷为噪声因子，通过正交试验数据分析得出各个可控因素的信噪比和贡献率，进而选出最佳的参数水平组合，并对柔度综合稳健性能的最优方案进行了验证．算例表明，采用田口稳健优化设计的柔性铰链柔度稳健性比传统方法信噪比水平提高了4.68 dB ，降低了其质量损失，实现了柔性铰链柔度稳定性优化．田口稳健优化设计方法具有普适性，在实际工程应用中具有较高参考价值．【期刊名称】《工程设计学报》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】6页(P224-229)【关键词】柔顺机构;田口方法;稳健优化【作者】伍建军;万良琪;吴事浪;聂鹏飞;吴佳伟【作者单位】江西理工大学机电工程学院，江西赣州341000;江西理工大学机电工程学院，江西赣州341000;江西理工大学机电工程学院，江西赣州341000;江西理工大学机电工程学院，江西赣州341000;江西理工大学机电工程学院，江西赣州341000【正文语种】中文【中图分类】TH112柔顺机构作为一种新型机构具有无间隙、无机械摩擦、运动灵敏度高以及加工简单等优点，广泛应用于微机电系统、航空航天、生物工程等高尖端领域.柔顺机构柔度稳定性往往受到结构参数与外界随机载荷的交互作用影响，造成柔顺机构在高尖端领域柔度稳健难以实现.到目前为止国内外学者在柔顺机构拓扑优化设计方面的研究比较深入，但针对柔顺机构柔度稳健优化设计的研究文献还偏少.文献［1］提出了一种结构法柔顺机构可靠性拓扑优化设计方法，将外界载荷与结构尺寸参数作为随机变量，采用了一可靠度方法计算串联系统的失效概率，建立了柔顺机构可靠性多目标拓扑优化设计模型，结果表明采用可靠性设计方法可获得性能比较好的机构.文献［2］采用一次二阶矩法并且采用可靠性指标来衡量参数随机不确定性的影响.作者以机构柔度最小化与输出位移最大化为目标函数，将可靠性指标作为约束，建立柔顺机构热固耦合拓扑优化数学模型，结果表明基于该方法找到了柔顺机构经济性与安全性最佳结合点，获得良好的性能.文献［3］对一种双稳态的柔顺曲柄滑块进行了可靠性设计，通过有限元模拟仿真，验证了该方法的有效性.针对柔顺机构柔度在复杂工况［4－8］下，其柔度受结构参数（可控因素）与外界随机载荷（噪声因素）影响，难以实现在高尖端领域柔度稳健的难题，本文引入田口稳健优化设计方法，以倒圆角直梁柔性铰链为载体的柔顺机构为例来探索一种新的柔度稳健实现方法.在倒圆角直梁柔性铰链柔度数学计算模型及其不稳定影响因素阐述的基础上，找出影响柔性铰链柔度不稳定的可控因素与噪声因素，并以柔性铰链柔度在各种条件下的模拟试验数据为基础，通过正交试验设计来确定设计参数的最佳水平组合；并以信噪比作为衡量柔度稳健程度的特性指标，为柔顺机构柔度稳健优化设计提供一种新的途径.1 田口方法稳健优化设计理论稳健性设计方法是工程实际问题中非常有价值的优化方法，包括［9］：1）以半经验设计为基础的稳健设计方法，主要有田口方法、响应曲面法等；2）以工程模型为基础的稳健优化设计方法，主要有变差传递法、随机模型法等.由于田口方法具有简单实用、便于与有限元方法相结合等优点，它成为柔性铰链稳健设计首选方法.田口稳健设计方法由日本著名质量管理专家田口玄一博士提出，是一种在正交试验和信噪比技术基础上的稳健设计方法.根据实际的目标需求不同，可将研究对象的质量特性分为望大特性、望小特性和望目特性.望大特性是指质量特性y越大越好，y的理想值为无穷大.其信噪比计算公式为望小特性是指非负值的质量特性y越小越好，y的理想值为零.其信噪比计算公式为望目特性是指质量特性y具有目标值.通常采用二阶段优化方法来达到或靠近目标值.其信噪比计算公式为式中：S／N为信噪比，yi为试验结果，N为试验次数，为试验结果的平均值，σ为试验结果标准差.柔顺机构在实际工程背景下对柔度要求是望大质量特性，后文基于式（2）采用概念性方法对柔性铰链进行均值与信噪比的计算.结合本文研究情况，图1为柔性铰链柔度田口稳健优化设计步骤.图1 柔性铰链柔度稳健优化设计步骤Fig.1 Robust optimization design steps of flexible hinge flexibility2 柔性铰链柔度稳健优化设计2.1 影响柔性铰链柔度因素的确定本文以倒圆角直梁柔性铰链为载体的柔顺机构为例探索一种新的柔度稳健实现方法.考虑倒圆角直梁柔性铰链的结构模型复杂，很难直接确定其柔度计算公式，故本文提出的假设是基于小变形悬臂梁理论，将倒圆角直梁型柔性铰链一端固定，其另一端施加载荷.经查阅参考相关文献，本文在对柔性铰链一端施加力矩MZ作用下，其柔度的计算公式［10］为：式中：ω为倒圆角直梁柔性铰链柔度，t为倒圆角直梁柔性铰链的最小厚度，b为宽度，R为倒圆角半径，l为直梁长度.其结构如图2所示.根据柔度计算公式及工程实践经验，通常影响柔性铰链柔度的可控因素主要为铰链的结构参数，而其工作载荷随机波动可以假定作为影响柔度的噪声因素.图2 倒圆角直梁柔性铰链的结构图Fig.2 The corner－filleted flexural hinge structure diagram2.2 正交试验安排根据柔性铰链柔度分析可知影响其柔度的因素有最小厚度t、宽度b、倒圆角R、直梁长度l四个几何尺寸参数.将这4个影响因素作为田口稳健设计的可控因素，工作载荷MZ作为噪声因素.每个可控因素选择3个具有代表性的水平值，同时噪声因素也选择3个具有代表性的水平值.按照柔性铰链实际工程背景，可控因素与噪声因素水平配置如表1与表2所示.表1 可控因素及水平配置表Table 1 Controllable factors and level configuration table mm?表2 噪声因素及水平配置表Table 2 Noise factor and level configurationtable N·mm／radMZ 25.2 28.0 30.0在确定影响柔性铰链可控因素与噪声因素及其水平配置表后，选用相应的正交试验表，建立正交试验方案.本文正交试验安排选用L9（34×31）正交表，正交试验的目标函数为柔性铰链柔度，质量特性为望大信噪比.在建立相应的正交试验方案后，计算各试验条件下的柔性铰链柔度的信噪比及其均值，具体计算数值见表3.信噪比是衡量研究对象稳健性的一种测度.在柔性铰链的稳健设计中，以柔性铰链柔度为稳健优化对象，表现为典型的望大特性.其计算公式为式（1）.以表3的试验1为例，柔性铰链柔度信噪比可计算为2.3 柔性铰链柔度方差分析为了进一步探究各可控因素对柔性铰链望大目标函数的影响程度，采用方差分析来评估正交试验中的每个可控因素的贡献率.方差分析是通过采用标准偏差平方和来探究每个设计变量的差异和差异程度.1）总偏差平方和ST.表3 正交试验数据表Table 3 Orthogonal test data sheet1 9 0.9 2.25 3.6 21.798 24.220 26.642 27.596 0 24.220 0 2 9 1.0 2.50 4.0 19.198 21.331 23.464 26.492 8 21.331 0 3 9 1.1 2.75 4.4 17.152 19.058 20.964 25.514 1 19.058 0 4 10 0.9 2.50 4.4 25.139 27.932 30.726 28.834 7 27.932 3 5 10 1.0 2.75 3.6 16.641 18.490 20.339 25.251 3 18.490 0 6 10 1.1 2.25 4.0 12.459 13.843 15.228 22.737 4 13.843 3 7 11 0.9 2.75 4.0 22.065 24.517 26.968 27.701 8 24.516 7 8 11 1.0 2.25 4.4 16.032 17.813 19.594 24.927 3 17.813 0 9 11 1.1 2.50 3.6 10.946 12.162 13.378 21.612 7 1 2.162 02）试验数据总和的修正项CT.3）自由度fT.（4）误差平方和Se与自由度fe.式中：Sb，St，SR，Sl分别为各设计变量的偏差平方和；ST为总偏差平方和；CT为修正项；fT为自由度；Se为误差平方和；fb，ft，fR，fl分别为各设计变量的自由度；fe为误差平方和的自由度；yi表示每个试验结果的信噪比；表示所有试验结果信噪比的平均值；N表示试验次数.通过方差分析计算出各可控因素的贡献率，对各贡献率大小进行了定量分析.由方差计算公式汇总得到表4.从表5方差分析计算结果可知，各个可控因素对铰链柔度稳健有着不同程度的影响：柔性铰链最小厚度t影响最为显著，其贡献率为76.2%；其次宽度b贡献率为10.6%；直梁长度l与倒圆角半径R贡献率各占8.5%，4.7%.表4 方差计算公式Table 4 Calculation formula of variance离差来源平方和S 自由度f 均方V 统计量F 贡献率ρ b Sb fb Vb＝Sb／fb Fb＝Vb／Ve ρb＝Sb－fbVe S T t St ft Vt＝St／ft Ft＝Vt／Ve ρt＝St－ftVe S T R SR fR VR＝SR／fR FR＝VR／Ve ρR＝SR－fRVe S T l Sl fl Vl＝Sl／fl Fl＝Vl／Ve ρl＝Sl－flVe S T e Se fe Ve＝Se／fe ／／总平方和 ST ／／／100%表5 方差数据分析表Table 5 The table of variance data analysisb 4.797 5 2 2.398 75 56.641 1 10.6%t 33.959 6 2 16.984 79 401.057 5 76.2%R 1.720 0 2 0.86 16.568 6 4.7%l 3.871 8 2 1.935 9 20.306 9 8.5%e 0.084 3 2 0.042 35 ／／总平方和 44.4332 ／／／100%2.4 柔性铰链最佳可控因素水平组合确定在完成对柔性铰链柔度试验数据分析后，选择各可控因素最佳水平值以形成稳健设计解.由图3可知柔性铰链柔度望大目标函数的各可控因素的参数水平组合为b1t1R3l3，该组合为柔度综合稳健性能最优方案.3 预测与验证根据柔性铰链正交表试验设计获得可控因素最佳水平参数组合b1t1R3l3，在此基础上进行柔度信噪比预测.其预测公式［11－13］为式中：为柔度信噪比预测值，为信噪比总和均值，为相应最优水平，q为可控因子数.通过对最佳水平参数组合信噪比预测计算，可知其信噪比为30.270 2dB.比较柔性铰链初始设计的参数水平组合与田口稳健优化后的参数最佳水平组合的信噪比.计算可知传统优化设计的信噪比为图3 柔性铰链可控因素最佳水平组合图Fig.3 The best level combination chart of flexible hinge's controllable factors田口稳健设计的信噪比为传统优化设计与田口稳健设计对比增益为式中：表示传统设计的信噪比，表示试验数据信噪比均值；分别为各结构尺寸在水平2时的信噪比均值；为田口稳健优化后的信噪比；分别为结构尺寸b和t在水平1时的信噪比均值；分别为结构尺寸R和l在水平3时信噪比均值；Δ为传统优化设计与田口稳健优化设计信噪比对比增益.采用田口稳健优化后的参数组合的质量损失得到大幅度降低，其质量损失效果对比如下式计算得到：式中：Lopt为田口稳健优化后质量损失值，Lini为传统优化后质量损失值，δopt 为田口稳健优化后的质量损失系数，δini为传统优化后的质量损失系数.由田口稳健优化设计的参数水平组合经过验证表明柔性铰链柔度信噪比水平确实提高了4.68 dB，并且降低了其质量损失，实现了柔性铰链柔度稳定性优化.4 结论本文采用田口方法对柔性铰链主要结构参数最小厚度t、宽度b、直梁长度l与倒圆角半径R进行分析，这4个结构参数对柔性铰链柔度稳健可靠性［14－15］皆有显著影响，其中柔性铰链最小厚度影响最为显著，其贡献率为76.2%，其次宽度b贡献率为10.6%，直梁长度l贡献率为8.5%，倒圆角半径R贡献率为4.7%.在所研究实例的设计范围内，柔性铰链的最佳参数水平组合是：铰链宽度为9mm，最小厚度为0.9mm，倒圆角半轴为2.75mm，直梁长度为4.4mm.通过实例验证表明了柔性铰链柔度的田口稳健优化设计比传统优化设计信噪比提高了4.68dB，其质量损失大幅度降低.同时，该田口稳健优化设计方法具有普适性，可以对不同类型柔性铰链进行稳健设计，在实际工程应用中具有重要参考价值.参考文献：［1］占金青，张宪民.基于基础结构法的柔顺机构可靠性拓扑优化［J］.机械工程学报，2010，46（13）：42－47.ZHAN Jin－qing，ZHANG Xian－min.Reliability－based topology optimization of compliant mechanisms by using foundation structure approach［J］.Chinese Journal of Mechanical Engineering，2010，46（13）：42－47.［2］李冬梅，张宪民，王念峰，等.基于可靠性约束的热固耦合结构拓扑优化［J］.华南理工大学学报：自然科学版，2011，39（6）：42－47.LI Dong－mei，ZHANG Xian－min，WANG Nian－feng，et al.Topology optimization of thermo－mechanical coupling structures based on reliability constraint ［J］.Journal of South China University of Technology：Natural Science Edition，2011，39（6）：42－47.［3］HOWELL L L，RAO S S，MIDHA A.Reliabilitybased optimal design ofa bistable compliant mechanism［J］.Journal of Mechanical Design，1994，116（4）：1115－1121.［4］张宪民.柔顺机构拓扑优化设计［J］.机械工程学报，2003，39（11）：47－51.ZHANG Xian－min.Topology optimization of compliant mechanisms ［J］.Chinese Journal of Mechanical Engineering，2003，39（11）：47－51.［5］李兆坤，张宪民，陈金英，等.柔顺机构几何非线性多目标拓扑优化设计［J］.机械强度，2011，33（4）：548－553.LI Zhao－kun，ZHANG Xian－min，CHEN Jin－ying，et al.Multiobjective topology optimization of compliant mechanisms with geometrical nonlinearity［J］.Journal of Mechanical Strength，2011，33（4）：548－553.［6］张宪民，汪启亮.柔顺机构疲劳可靠性及损伤识别眼研究进展［J］.华南理工大学学报：自然科学版，2012，40（10）：190－197.ZHANG Xian－min，WANG Qi－liang.Research progress of fatigue reliability and damage identification of compliant mechanisms［J］.Journal of South China University of Technology：Natural Science Edition，2012，40（10）：190－197.［7］HOWELL L pliant mechanisms［M］.New York：Wiley Interscience，2001：45－70.［8］李兆坤，张宪民.基于可靠性的柔顺微夹持机构几何非线性拓扑优化［J］.华南理工大学学报：自然科学版，2008，36（8）：110－116.LI Zhao－kun，ZHANG Xian－min.Reliability－based topology optimization of compliant micro－gripper with geometrical nonlinearity［J］.Journal of South China University of Technology：Natural Science Edition，2008，36（8）：110－116.［9］郭宏，钱浩.永磁同步电机低转矩脉动的稳健设计［J］.中国电机工程学报，2012，32（24）：88－95.GUO Hong，QIAN Hao.Robust design for reducing torque ripple in permanent magnet synchronous motor［J］.Proceedings of the Chinese Society for Electrical Engineering，2012，32（24）：88－95.［10］任宁，田国豪，欧开良，等.倒圆角直梁型柔性铰链刚度研究［J］.机械强度，2012，34（3）：366－370.REN Ning，TIAN Guo－hao，OU Kai－liang，et al.Research on rigidity of corner－filleted flexural hinges［J］.Journal of Mechanical Strength，2012，34（3）：366－370.［11］汪先送，程佩，张卫文，等.基于田口方法的Al－Cu合金挤压铸造工艺参数优化［J］.特种铸造及有色合金，2012，32（5）：447－450.WANG Xian－song，CHENG Pei，ZHANG Wei－wen，et al.Optimization of processing parameters of squeezing casting Al－Cu alloy based on the Taguchi methods［J］.Special Casting ＆Nonferrous Alloys，2012，32（5）：447－450.［12］CHANG Chung－shang，LIAO Ren－chieh，WEN Kunli，et al.A grey －based taguchi method to optimize design of muzzle flash restraint device［J］.The International Journal of Advanced Manufacturing Technology，2004，24（11／12）：860－864.［13］SHIN Wae－gyeong，LEE Soo－hong.Determination of accelerated condition for brush wear of small brushtype DC motor in using Design of Experiment（DOE）based on the Taguchi method［J］.Journal of Mechanical Science and Technology，2011，25（2）：317－322.［14］王东，陈建康，王启智.Monte－carlo随机有限元结构可靠度分析新方法［J］.四川大学学报：工程科学版，2008，40（3）：20－26.WANG Dong，CHEN Jian－kang，WANG Qi－zhi.The new method of structural reliability analysis by Montecarlo stochastic finite element［J］.Journal of Sichuan University：Engineering Science Edition，2008，40（3）：20－26.［15］李世峻.柔性铰链静动力学、疲劳寿命及可靠性分析研究［D］.西安：西安电子科技大学机电工程学院，2006：44－50.LI Shi－jun.Research on statics，dynamics，fatigue life and reliability of the flexure hinge［D］.Xi′an：Xidian University，School of Electro－Mechanical Engineering，2006：44－50.。

一种柔性铰链转动精度的改进方法精灵论文

一种柔性铰链转动精度的改进方法宗光华，裴旭，于靖军（北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京 100191）摘要：传统切口型铰链在转动时，存在转动中心的漂移，如果柔性铰链转动角度不是很大，5 铰链的转动中心在沿轴向的位移远小于在垂直轴线方向的位移，于是可对柔性铰链转动中心漂移模型进行简化。

提出将连接两刚体的两个切口型铰链正交放置且让转动中心轴线重合，以便抑制柔性铰链转动中心漂移的设计方法。

引入平面虚拟转动中心运动机构，实现铰链之间的虚拟交叉约束。

使用此方法，可以对不同切口形状铰链进行改进，以提高铰链的转动精度。

最后，设计了圆弧切口和直角切口的组合铰链，通过有限元仿真，与传统形式的铰链进10 行了比较，仿真结果证明这种方法的有效性。

关键词：柔性铰链；转动精度；轴漂；虚拟转动中心中图分类号：TH112A WAY TO IMPROVE ROTATION ACCURACY OF15 FLEXURE HINGESZong Guanghua, Pei Xu, Yu Jingjun(School of Mechanical Engineering and Automation,Beihang University, Beijing 100191) Abstract: When the rotation angle of a flexure hinge is small, the axial displacement of the hinge’s rotation pivot is far less than the perpendicular displacement. The model of centre-shift of flexure20 hinges is simplified. A way that cross two hinges which connect two rigid body and put the hinges’rotation center on a common axis to restrain the centre-shift is brought forward. The planar VCM (Virtual Center of Motion) mechanism is utilized to realize a virtual cross restriction of hinges. By this way, two flexure structures which respectively consist of leaf and circle hinges are constructed, and compare them with traditional flexure hinges by the finite element analysis software analyzed show the 25 way is valid to improve the rotation accuracy.Keywords:flexure hinge; rotation accuracy; centre-shift; virtual center of motion (VCM)0 引言柔性铰链是利用材料受力产生弹性变性的原理来实现相对运动的一种铰链结构形式。

Nested-LET柔性铰链设计与性能分析

NeBiblioteka ted-LET柔性铰链设计与性能分析
邱丽芳;刘宁宁;陈明坤;岳鑫
【期刊名称】《农业机械学报》
【年(卷),期】2018(049)005
【摘要】Flexibility and accuracy are two key factors that determine the performance of compliant joints,and also directly affect the application of compliant mechanisms.In fact,the two factors are mutually restricted.In order to improve the axial stiffness and rotation accuracy while maintaining good bending performance of joints in lamina emergent mechanisms (LEMs),a new type compliant joint based on the structure of lamina emergent torsional (LET) joint was proposed,and its structure was designed,named as Nested-LET.The close-form model of the Nested-LET was given,and the equivalent stiffness of bending and tensile-compressive was derived.The modified coefficients were presented to optimize the results,paring the result of theoretical calculation with finite element analysis (FEA),the theoretical formulas and modified coefficients were parisons between the Nested-LET and outside LET joints with the same overall dimensions were made.The FEA results showed that bending stiffness of Nested-LET joint was 1.5 times larger,but tensile-compressive stiffness was increased by 30 times,and center-shift was reduced by 13％.Two corresponding joints were made of beryllium bronze material.Through the anti-tensile test,it can be concludedthat the FEA results were in good agreement with the experimental results.The Nested-LET joint improved accuracy of the joint,and it can be used in the design of high-precision compliant joint.%针对平面折展机构中柔性铰链在承受拉压载荷时变形大、转动精度差等问题,基于外LET铰链和嵌套结构的方法,提出了一种Nested-LET柔性铰链.设计了该铰链的结构,利用等效弹簧模型推导了其弯曲及拉压等效刚度计算公式并给出了修正系数.通过设计实例的理论计算和仿真分析,验证了理论分析的正确性和设计的可行性.比较了相同尺寸的Nested-LET与外LET铰链的弯曲性能与抗拉性能,结果表明,Nested-LET铰链弯曲刚度增加了1.5倍,拉压刚度提升了30倍,且转动中心漂移量有所下降.最后,通过拉伸实验验证了分析的正确性.

基于改进田口方法的柔顺机构稳健参数设计黄裕林

基于改进田口方法的柔顺机构稳健参数设计黄裕林发布时间：2021-08-10T09:22:15.988Z 来源：《中国科技人才》2021年第12期作者：黄裕林[导读] 针对细胞注射3-RRR柔顺并联微动平台在工作时为寻求合理的工艺参数问题，通过建立微动平台多方向的铰链柔度运动模型，引入双响应曲面、满意度函数和田口方法来进行微纳柔顺机构的参数设计，最终得到满足响应柔度约束条件下的优化设计方案。

实例表明该方法稳健性比传统方法信噪比水平提高了12.58dB，实现了柔顺机构的稳健性优化，为满足微纳柔顺机构高、精、尖的可靠性与精度优化设计的严苛要求提供了一种新的解决途径。

黄裕林江西理工大学机电工程学院江西赣州 341000摘要：针对细胞注射3-RRR柔顺并联微动平台在工作时为寻求合理的工艺参数问题，通过建立微动平台多方向的铰链柔度运动模型，引入双响应曲面、满意度函数和田口方法来进行微纳柔顺机构的参数设计，最终得到满足响应柔度约束条件下的优化设计方案。

关键词：双响应曲面；满意度函数；田口方法；参数设计；信噪比；柔顺机构引言柔顺机构是精密定位平台的执行机构，一种用柔顺元器件的弹性变形传递或转换运动和力的新型免装配机构。

由于柔顺机构具有无间隙、无机械摩擦和运动灵敏度高等优点，使其在精密定位、微电子工程和生物工程等领域得到了广泛的应用[1-2]。

但是在实际工程中柔顺机构的工艺参数差异性，极大的影响了机构的精度，为此其稳健性越来越受重视。

目前在精密定位平台中，国内外学者虽然对柔顺机构的研究较为深入[3-4]，但是在结合双响应曲面、满意度函数和田口方法情形下，针对微纳机构稳健参数设计的研究非常少。

以细胞注射3-RRR柔顺并联微动平台为研究对象，建立了微动平台的铰链柔度运动模型，基于该模型引入双响应曲面、满意度函数和田口方法来进行微纳柔顺机构的参数设计，最终得到满足约束条件的稳健性优化设计方案，为微动平台的稳健优化设计提供依据。

柔性铰链及压电驱动柔性铰链机构传动实现超精密定位

柔性铰链与压电致动结合的应用
超精密主动式径向空气轴承微夹持器
柔性铰链机构超精密定位
压电元件作为驱动装置柔性铰链机构作为传动装置
压电效应
压电效应源于压电晶体，当此类电介质晶体外加机械载荷时，晶体内部的正负电荷中心发生相对位移而产生极化，导致晶体两端出现符号相反的束缚电荷。反之，如将具有压电效应的电介质晶体置于电场中，由于电场的作用而引起电介质晶体内部正负电荷中心产生相对位移，致使压电晶体发生形变，晶体的这种现象称为逆压电效应。
柔性铰链
在超精密定位中较多采用的是圆弧型柔性铰链，如图1所示，它运动精度较高，但转动幅度小。
超精密测量
1978 年美国国家标准局开发了用于光掩模线宽测量的微定位工作台。
微定位工作台工作原理
工作台可在 50lm 的工作范围内，以 1nm 或更高的分辨率将物体线性定位。
超精密机械加工
在精密连接工艺如激光焊接中，需要较大运动范围、结构紧凑、高刚度、垂直运动的精密工作台。
结论
单驱动多自由度运动机构使超精密定位工作台的结构紧凑蠕动式的运动原理实现多自由度运动和大行程运动单驱动多自由度运动机构的柔性铰链机构采用对称设计以实现运动导向功能用铍青铜 QBe2制作柔性铰链机构，选用铁镍合金1J50制作电磁夹紧机构和底板平面工作台的总体尺寸为20 mm x20 mm x 12 mm。
单驱动多自由度运动机构的原理
蠕动式运动的原理
图中底板为导磁材料，在多自由度运动机构的固定端 O 以及运动块A、B 和C 上分别安装电磁夹紧机构。
蠕动式运动的原理
蠕动式运动的原理
1、固定端O的电磁夹紧机构吸附(通电)，运动块A 上的电磁夹紧机构松脱(不通电)。 2、压电元件 P 加压伸长。 3 、运动块 A 上的电磁夹紧机构吸附，固定端O 的电磁夹紧机构松脱。 4、压电元件 P 减压收缩。

基于柔性铰链的柔性放大机构参数化设计

基于柔性铰链的柔性放大机构参数化设计卢倩;黄卫清;孙梦馨【期刊名称】《振动、测试与诊断》【年(卷),期】2016(036)005【摘要】为了对柔性微位移放大机构进行优化设计，有必要对柔性铰链及柔性放大机构进行参数化分析与研究。

提出了一个通用的结构参数ε，探讨了ε对不同柔性铰链柔度系数的影响规律，并横向比较了常用柔性铰链的柔度特性。

另一方面，基于柔度特性的影响分析，提出了新的参数柔度比λ，重点分析了不同柔度比λ的柔性铰链主要输出位移形式的灵敏度。

以实际的桥式柔性微位移放大机构为例，利用参数ε和λ实现了该柔性放大机构的参数化设计，并用有限元软件进行了仿真计算。

实验测量结果表明，对基于柔性铰链的柔性微位移放大机构进行参数化设计，最终输出位移行程与有限元仿真设计的结果误差率为3．80％。

基于柔性铰链的结构参数ε和柔度比λ对柔性放大机构进行参数化设计是可行且正确的，有利于这一类柔性放大机构的优化设计。

【总页数】7页(P935-941)【作者】卢倩;黄卫清;孙梦馨【作者单位】南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室南京，210016;南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室南京，210016;南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室南京，210016【正文语种】中文【中图分类】TH122【相关文献】1.基于类V型柔性铰链的微位移放大机构2.基于柔度比优化设计杠杆式柔性铰链放大机构3.基于APDL的柔性铰链位移放大机构4.基于柔性铰链杠杆放大机构的二维微位移平台设计5.基于柔性铰链微位移放大机构的设计和分析因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。