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柔性铰链的分类与分析

柔性铰链是利用材料的变形产生位移的一种特殊运动副，用于提供绕轴作复杂运动的有限角位移，具有无机械摩擦、无间隙、易维护、分辨率高和可一体化加工等优点。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，而且这种弹性变形是可逆的。[现代精密机械设计]，如图2.1所示。

图2.1柔性铰链结构简图

Fig.2.1Diagramofflexurehinge

柔性铰链的分类及编号

自20世纪60年代以来，国内外学者、科研院校及研究机构对柔性铰链进行了多方面的研究，包括理论计算、结构创新设计及应用等方面。

按目前国内外的发展研究状况，柔性铰链按其切口形状可分为单边的和双边的，按其截面曲线分为单一的和混合的；按运动副分可分为转动副、移动副和球副，按其传递运动和能量的方向分单轴柔性铰链、双轴柔性铰链、万向柔性铰链和柔性联杆。按照横截面的不同形状，可以分为：矩形截面柔性铰链和圆形截面柔性铰链。按研究出现的先后顺序可分为传统的柔性铰链和典型的大变形柔性铰链。还有其他特殊类型的如弓形柔性铰链、三角形柔性铰链、叶状形的柔性铰链、簧片式的柔性铰链等等。根据以上的分析可将柔性铰链分成以下三大类，如表2-1,2-2,2-3所示。

表2-1基本曲线规则截面单轴柔性铰链（Single-AxisFlexureHinges）

铰链名称 铰链模型 分类编号

直梁型（ConstantRectangularCross-SectionFlexureHinge）

S-R

单

轴对

直圆型（CircularFlexureHinge）

称

椭圆型（Elliptical

浅切口椭圆

FlexureHinge）

S-C

S-E1

深切口椭圆 S-E2

双曲线型（HyperbolicFlexureHinge） S-H

抛物线型（ParabolicFlexureHinge）

反转抛物线（InverseParabolicFlexureHinge）

S-P

S-Ip

正割型（SecantFlexureHinge）

双曲余弦型（hyperboliccosineFlexureHinge）

S-S

S-H

弓型（archedFlexureHinge）

V型（VFlexureHinge）

摆线型（cycloidalFlexureHinge）

椭圆型（EllipticalFlexureHinge）

单

轴 抛物线型（ParabolicFlexureHinge）不

双曲线型（hyperboliccosineFlexure

对

Hinge）

称

导角型（Corner-FilletedFlexureHinge）

S-A

S-V

S-Cy

s-E1

s-Ps-Hc

s-CB

混合型 s-CCB

表2-2由基本柔性铰链混合而成的单轴铰链模型（Single-AxisFlexureHinges）组合方式 产生对象 铰链模型 分类编号

类型一

类型二

交错铰

直 链

两个 车轮铰链

梁- （Cross

S-BB1

S-BB2

混合

直 Flexure

梁 Hinge）

混合型

（cartwheel

flexuralhinges）

S-BB3

类型三

交错叶片混合

一二

（cross-axisflexural

混合

pivot）

S-BB4

S-BB5

直梁-直圆混合型

导角型（Corner-FilletedFlexureHinge）

S-CB

直圆-导角混合型

S-CCB

直圆-椭圆

混合型 S-CE1

表2-3双轴柔性铰链（Two-AxisFlexureHinges）

铰链名称串联-非同位

配置

（non-collocated

(serially-disp

双 osed)轴 notches）柔

性铰

链 并联-同位配置（collocated

notches）

两轴垂直

两轴平行

两轴垂直

铰链模型 分类编号

T-CE1-NC-V

T-E1E1-NC-P

T-CC-C-V

两轴平行 T-BB-C-P

例

子双轴椭圆铰链 T-E1E1-V

子

表2-4多轴柔性铰链（Multiple-AxisFlexureHinges）

铰链名称 铰链模型 分类编号

圆柱型（cylindrical）

导角型（Corner-FilletedFlexureHinge）

M-Cyl

M-CB

直圆型（CircularFlexureHinge）

M-C

椭圆型（EllipticalFlexureHinge）

M-E

抛物线型（ParabolicFlexureHinge）

M-P

双曲线型（Hype