单边直圆型柔性铰链位移精度的有限元分析.pdf

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1、第3期组合机床与自动化加工技术N0．32011年3月ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechniqueMar．2011文章编号：tO01—2265(2011)02—0033—03单边直圆型柔性铰链位移精度的有限元分析沈剑英，李积武，赵云(嘉兴学院机电工程学院，浙江嘉兴314001)摘要：提出了单边直圆型柔性铰链的位移精度系数和偏移率概念，为了分析柔性铰链的结构参数与位移精度系数和偏移率之间的关系，利用ANSYS软件提供的参数化程序设计语言APDL编制程序，实现快速、方便地自动生成柔性铰链的参数化有限元分析模型

2、。分析结果表明：随着最小厚度的增大，位移精度系数减小，而偏移率就增大；切割半径增大，位移精度系数增大，则偏移率减小，而宽度的变化对位移精度系数和偏移率影响很小。关键词：单边直圆型柔性铰链；位移精度系数；偏移率；有限元法中图分类号：TH122文献标识码：AFiniteElementAnalysisofDisplacementAccuracyofSingle-notchRightCircularFlexureHingeSHENJian—ying，LIJi—WU，ZHAOYun(Collegeofmechanical&electricalengineering，J

3、iaxingUniversity，ZhejiangJiaxing314001，China)Abstract：Thedisplacementaccuracycoefficientandtheoffsetrateofflexurehingeareputforwardinthepaper．AfastandeasyparametricfmiteelementanalyticmethodbasedonAPDLlanguageinANSYSisemployedtostudytherelationshipbetweenthebasicconstructionparamet

4、ersofflexurehingeandthetwocoeficients．Theanalyticresultsdemonstratethatthedisplacementaccuracycoeficientisreducedastheminimumthicknessincreaseswhiletheoffsetrateisincreased，andthatthedisplacementaccuracycoeffi-cientisincreasedasthecuttingradiusincreaseswhiletheoffsetrateisreduced．I

5、talsoshowsthevariationofthewidthofflexurehingehaslittleinfluenceonthedisplacementaccuracycoeficientandtheoffsetrate．Keywords：single-notchrightckcularflexurehinge；displacementaccuracycoeficient；offsetrateFmiteel_ementmethod不同几何参数对三种柔性铰功能方向和非功能方向O引言精度性能的影响，给出特殊情况下柔性铰优化设计柔性铰链是一种新型的弹性导

6、轨形式，具有无的准则。Nicolae推导了抛物线、双曲线型柔性铰机械摩擦、无间隙、无热源、运动灵敏性高等优点，能链的柔性、运动精度和应力特性的相关公式；陈贵够实现纳米分辨率定位，在精密机械、精密测量、生敏提出了深切口椭圆柔性铰链基于材料力学中的物医学工程、微电子技术和纳米技术等领域得到了变截面梁的弯曲理论推导出了这类柔性铰链的转广泛的应用，如STM、超精密工作台、精密微位移系角、转动精度和最大应力的解析计算公式。统。引。单边柔性铰链由于结构相对紧凑，在空间受限各国学者纷纷开展柔性铰链的研究，WeiXu等制的场合得到了应用，本文采用有限元法研究单边人研究并比较

7、了直圆型、椭圆型、导角型柔性铰链直圆柔性铰链的位移精度。的精度性能，认为直圆型柔性铰链的精度性能最好。1单边直圆柔性铰链王纪武等人采用有限元技术分析了在加载条件下收稿日期：2010—08—23基金项目：嘉兴市先进制造技术重点实验室开放基金的资助(JD2009C02)作者简介：沈剑英(1967一)，男，浙江嘉兴人，嘉兴学院机电工程学院教师，副教授，工学硕士，主要从事精密微位移技术方面的研究，(E—mail)zjjxsjyi@163．corn。·34·组合机床与自动化加工技术第3期1．1结构参数精度越低。由于偏移系数小于1，偏移系数用百分比表示，又可以称为偏移率

8、。单边直圆柔性铰链如图1所示，由于容易设计和制造，这