新型变厚度柔性铰链的设计与研究

摘要

针对传统的直梁型柔性铰链转动精度低的缺点,本文提出一种新型的变厚度柔性铰链,使得该铰链的变形主要集中在铰链的中心位置,以此提高柔性铰链的转动精度。为了研究变厚度柔性铰链,首先列出变厚度柔性铰链的厚度公式,然后以Euler⁃Bernoulli梁理论为基础,搭建出变厚度柔性铰链的力学模型,并通过牛顿迭代法进行具体数值求解,为了验证力学模型的正确性,将铰链模型导入有限元仿真软件ABAQUS中进行静力学仿真,验证了力学模型的正确性;基于力学模型与有限元仿真,研究了变厚度柔性铰链的变形特性与圆弧半径r之间的关系,通过分析结果表明,变厚度柔性铰链相对传统的直梁型柔性铰链具有较大的转角范围和更小的中心轴漂n,以本文提出的变厚度柔性铰链为基本单元,搭建出具备大转角能力的柔性转动铰链,为需要大转角、大承载能力的仿生关节的设计提供一定的理论参考。