[發(fā)明專利]一種交叉簧片柔性虎克鉸

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410253809.5
• 申請日: 2014-06-09
• 公開（公告）號(hào): CN104006087A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 畢樹生;張述卿;趙宏哲
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): F16D3/28
• 分類號(hào): F16D3/28
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實(shí)專利事務(wù)所 11121
• 代理人: 周長琪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種虎克鉸，屬于精密定位領(lǐng)域，具體來說，是一種交叉簧片柔性虎克鉸。

背景技術(shù)

虎克鉸由于其繞相互垂直且相交的軸線有兩個(gè)獨(dú)立的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，被廣泛用于各種形式的并聯(lián)機(jī)構(gòu)中。以傳統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)副為轉(zhuǎn)動(dòng)單元的虎克鉸，由于轉(zhuǎn)動(dòng)副之間的配合間隙大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，從而限制了虎克鉸在高精密定位領(lǐng)域的應(yīng)用。以柔性鉸鏈為轉(zhuǎn)動(dòng)單元的虎克鉸，由于柔性鉸鏈由一塊彈性材料整體切割而成，其利用材料的彈性變形產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，與傳統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)單元相比不需裝配沒有間隙，因此能實(shí)現(xiàn)更高的轉(zhuǎn)動(dòng)精度。現(xiàn)有柔性虎克鉸以缺口型居多，簧片型柔性虎克鉸屈指可數(shù)且在轉(zhuǎn)動(dòng)剛度、徑向剛度、行程、轉(zhuǎn)動(dòng)精度等綜合性能方面有待提高，裝配誤差大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有柔性虎克鉸類型單一，轉(zhuǎn)動(dòng)剛度、徑向剛度、行程、轉(zhuǎn)動(dòng)精度等綜合性能有待提高，裝配誤差大的問題，提出了一種交叉簧片柔性虎克鉸，由外環(huán)與設(shè)置在外環(huán)內(nèi)部的內(nèi)環(huán)，以及簧片構(gòu)成。

所述外環(huán)包括外環(huán)動(dòng)剛體、外環(huán)中間剛體與外環(huán)靜剛體，分別位于上、中、下三個(gè)位置；其中，外環(huán)動(dòng)剛體的前后側(cè)邊分別與外環(huán)中間剛體的前后側(cè)邊間通過簧片A相連；使兩個(gè)簧片A具有繞空間直角坐標(biāo)系O(x、y、z)中橫軸X轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度。外環(huán)靜剛體的左右側(cè)邊分別與外環(huán)中間剛體的左右側(cè)邊間通過簧片B相連；使兩個(gè)簧片B具有繞空間直角坐標(biāo)系O(x、y、z)中縱軸Y轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度。

所述內(nèi)環(huán)包括內(nèi)環(huán)動(dòng)剛體，內(nèi)環(huán)中間剛體與內(nèi)環(huán)靜剛體，分別位于上、中、下三個(gè)位置。其中，內(nèi)環(huán)動(dòng)剛體的前后側(cè)邊分別與內(nèi)環(huán)中間剛體的前后側(cè)邊間通過簧片C相連；使兩個(gè)簧片C具有繞空間直角坐標(biāo)系O(x、y、z)中橫軸X轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度。內(nèi)環(huán)靜剛體的左右側(cè)邊分別與內(nèi)環(huán)中間剛體的左右側(cè)邊間通過簧片D相連；使兩個(gè)簧片D具有繞空間直角坐標(biāo)系O(x、y、z)中縱軸Y轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度。

上述位于同側(cè)的簧片A與簧片C間形成X型交叉簧片柔性鉸鏈；位于同側(cè)的簧片B與簧片D間形成X型交叉簧片柔性鉸鏈。

上述內(nèi)環(huán)動(dòng)剛體與外環(huán)動(dòng)剛體周向間，以及內(nèi)環(huán)靜剛體與外環(huán)靜剛體周向間定位裝配，使內(nèi)環(huán)動(dòng)剛體、內(nèi)環(huán)中間剛體、內(nèi)環(huán)靜剛體分別和外環(huán)動(dòng)剛體、外環(huán)中間剛體、外環(huán)靜剛體間形成整體的虎克鉸動(dòng)剛體、虎克鉸中間剛體與虎克鉸靜剛體，形成本發(fā)明交叉簧片柔性虎克鉸。

對于上述結(jié)構(gòu)交叉簧片柔性虎克鉸來說，虎克鉸動(dòng)剛體相對虎克鉸靜剛體具有繞縱軸Y轉(zhuǎn)動(dòng)和繞橫軸X轉(zhuǎn)動(dòng)的2個(gè)自由度。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

1、本發(fā)明的交叉簧片柔性虎克鉸，在轉(zhuǎn)動(dòng)剛度、徑向剛度、行程、轉(zhuǎn)動(dòng)精度上具有良好的綜合性能，虎克鉸裝配誤差小、轉(zhuǎn)動(dòng)精度高。

2、本發(fā)明的交叉簧片柔性虎克鉸，結(jié)構(gòu)簡單，加工便捷，定位準(zhǔn)確，裝配方便，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，易于維護(hù)，適用于一定轉(zhuǎn)角范圍、高精度轉(zhuǎn)動(dòng)定位領(lǐng)域。

附圖說明

圖1為本發(fā)明交叉簧片柔性虎克鉸整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明交叉簧片柔性虎克鉸裝配圖。

圖中：

1-外環(huán)?????????????????2-內(nèi)環(huán)?????????????????3-簧片

4-定位銷釘?????????????101-外環(huán)動(dòng)剛體?????????102-外環(huán)中間剛體

103-外環(huán)靜剛體?????????201-內(nèi)環(huán)動(dòng)剛體?????????202-內(nèi)環(huán)中間剛體

203-內(nèi)環(huán)靜剛體?????????301-簧片A??????????????302-簧片B

303-簧片C??????????????304-簧片D

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

本發(fā)明交叉簧片柔性虎克鉸，由外環(huán)1與設(shè)置在外環(huán)1內(nèi)部的內(nèi)環(huán)2，以及簧片3構(gòu)成。