本實用新型涉及一種柔性鉸鏈，特別是涉及一種點對稱多柔性單元轉(zhuǎn)動柔性鉸鏈，適用于精密機械、機器人等技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

柔順機構(gòu)是指利用其構(gòu)成材料的彈性變形來傳遞或者轉(zhuǎn)換力、運動或者能量的一種機構(gòu)。相比傳統(tǒng)的剛性機構(gòu)，柔順機構(gòu)以其易實現(xiàn)高精度、微型化等獨特的優(yōu)良性能在微納操作、精密測量等許多尖端領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

柔性鉸鏈?zhǔn)侨犴槞C構(gòu)的核心構(gòu)件之一。柔性鉸鏈?zhǔn)侵冈谕獠苛蛄氐淖饔孟拢貌牧系膹椥宰冃卧谙噜弰傂詶U之間產(chǎn)生相對運動的一種運動副結(jié)構(gòu)形式。較之于傳統(tǒng)的剛性鉸鏈(機構(gòu))，柔性鉸鏈及柔性機構(gòu)具有許多優(yōu)點，例如可以一體化加工，免裝配，無摩擦，免潤滑、可實現(xiàn)高精度運動等。

柔性轉(zhuǎn)動鉸鏈?zhǔn)侨犴槞C構(gòu)設(shè)計中最常用的一種鉸鏈。常用的柔性轉(zhuǎn)動鉸鏈大多為切口型柔性鉸鏈，其最大的缺點是轉(zhuǎn)動中心漂移嚴(yán)重，在大變形情況下難以提高其轉(zhuǎn)動精度。針對這一問題，有學(xué)者提出了一些的高精度轉(zhuǎn)動柔順鉸鏈，如V型切口柔性鉸鏈，但是此類鉸鏈由于存在尖角，會產(chǎn)生應(yīng)力集中，極大限制了鉸鏈的行程。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

考慮到上述問題，本實用新型目的是提供一種用于柔順機構(gòu)微動平臺的高精度轉(zhuǎn)動柔性鉸鏈，通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種高精度轉(zhuǎn)動柔性鉸鏈，包括相隔一定間距對稱設(shè)置的左剛性部分和右剛性部分、連接于所述左剛性部分和右剛性部分之間的柔性部分，所述柔性部分包括板狀長柔性單元、結(jié)構(gòu)相同且關(guān)于長柔性單元對稱設(shè)置的板狀第一短柔性單元和板狀第二短柔性單元，所述的長柔性單元沿鉸鏈水平中軸線連接于左剛性部分、右剛性部分之間，所述第一短柔性單元和第二短柔性單元沿長柔性單元的中垂線方向?qū)ΨQ地豎直連接于所述左剛性部分和右剛性部分之間。

進一步地，所述左剛性部分及右剛性部分的相對面各設(shè)置一個以所述中垂線的垂足O點為圓心、以長柔性單元長度為直徑的扇形挖空部，兩個扇形挖空部以O(shè)點為中心對稱點對稱設(shè)置，長柔性單元的兩端分別連接于兩個扇形挖空部的弧形面上；所述左剛性部分及右剛性部分的相對面還對稱地凸出設(shè)置有分別嵌入對方扇形挖空部內(nèi)的扇形延伸部，兩個扇形延伸部的中心對稱點及圓心均為O點，直徑為第一短柔性單元和第二短柔性單元的間距，所述第一短柔性單元和第二短柔性單元分別連接于相嵌入的扇形挖空部的弧形面與扇形延伸部的弧形面之間；兩個扇形延伸部之間沿左剛性部分、右剛性部分水平中軸線設(shè)置有容納長柔性單元的橫向挖空部。

進一步地，所述左剛性部分和右剛性部分、長柔性單元、第一短柔性單元、第二短柔性單元為一體式結(jié)構(gòu)。

相比現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型的優(yōu)點是：

1.變形部分采用了梁型柔性體，在提高了其轉(zhuǎn)動范圍的基礎(chǔ)上，降低應(yīng)力集中提高疲勞壽命。

2.可實現(xiàn)高精度、大角度的二維轉(zhuǎn)動運動，可根據(jù)實際工作需求調(diào)整柔性體3、4和5的結(jié)構(gòu)尺寸來控制鉸鏈的轉(zhuǎn)動極限，可用于精密柔性機械、機器人關(guān)節(jié)等領(lǐng)域。

3.改善了鉸鏈剛度特性，提高了鉸鏈的徑向剛度，與傳統(tǒng)的切口型柔性鉸鏈相比，轉(zhuǎn)動范圍大大增加，并且在大角度轉(zhuǎn)動有很高的軸向精度，轉(zhuǎn)動時軸心漂移很小。

4.鉸鏈的加工采用線切割機床一體化加工成型，避免了裝配引入的誤差。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例的主視示意圖。

圖2是本實用新型實施例的立體示意圖。

圖3是本實用新型實施例的變形示意圖。

圖中所示為：1-左剛性部分；2-右剛性部分；3-長柔性單元；4-第一短柔性單元；5-第二短柔性單元；6-縱向切口；7-橫向挖空部；8-扇形挖空部；9-扇形延伸部。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本實用新型的目的作進一步詳細(xì)地描述，實施例不能在此一一贅述，但本實用新型的實施方式并不因此限定于以下實施例。

如圖1和圖2所示，一種高精度轉(zhuǎn)動柔性鉸鏈，包括相隔一定間距對稱設(shè)置的左剛性部分1和右剛性部分2、連接于所述左剛性部分1和右剛性部分2之間的柔性部分，所述柔性部分包括板狀長柔性單元3、結(jié)構(gòu)相同且關(guān)于長柔性單元3對稱設(shè)置的板狀第一短柔性單元4和板狀第二短柔性單元5，所述的長柔性單元3沿鉸鏈水平中軸線連接于左剛性部分1、右剛性部分2之間，所述第一短柔性單元4和第二短柔性單元5沿長柔性單元3的中垂線方向?qū)ΨQ地豎直連接于所述左剛性部分1和右剛性部分2之間，整個鉸鏈設(shè)計為關(guān)于中垂線的垂足O點的對稱結(jié)構(gòu)。

具體而言，所述左剛性部分1及右剛性部分2的相對面各設(shè)置一個以所述中垂線的垂足O點為圓心、以長柔性單元3長度為直徑的扇形挖空部8，兩個扇形挖空部8以O(shè)點為中心對稱點對稱設(shè)置，長柔性單元3的兩端分別連接于兩個扇形挖空部8的弧形面上；所述左剛性部分1及右剛性部分2的相對面還對稱地凸出設(shè)置有分別嵌入對方扇形挖空部內(nèi)的扇形延伸部9，兩個扇形延伸部9的中心對稱點及圓心均為O點，直徑為第一短柔性單元4和第二短柔性單元5的間距，所述第一短柔性單元4和第二短柔性單元5分別連接于相嵌入的扇形挖空部8的弧形面與扇形延伸部9的弧形面之間；兩個扇形延伸部9之間沿左剛性部分1、右剛性部分2水平中軸線設(shè)置有容納長柔性單元3的橫向挖空部7，整個鉸鏈變形部分即三個柔性部分長柔性單元3、第一短柔性單元4、第二短柔性單元5為點O對稱結(jié)構(gòu)。

本實施例中，所述左剛性部分1和右剛性部分2、長柔性單元3、第一短柔性單元4、第二短柔性單元5為一體式結(jié)構(gòu)，其加工采用線切割機床一體化加工成型，避免了裝配引入的誤差。

本實施例為了減小或消除轉(zhuǎn)動中心漂移，使第一短柔性單元4和第二短柔性單元5共線且與長柔性單元3垂直正交于點O，第一短柔性單元4和第二短柔性單元5具有相同的結(jié)構(gòu)尺寸且關(guān)于長柔性單元3對稱分布，這樣可以增加非功能方向上的剛度。因此以長柔性單元3為直徑的圓和以長柔性單元3的長度減第一短柔性單元4和第二短柔性單元5的長度為直徑的圓為同心圓，都以點O為圓心，從而使鉸鏈在承受載荷轉(zhuǎn)動時可以實現(xiàn)繞點O轉(zhuǎn)動。

值得注意的是本實施例提供的鉸鏈的轉(zhuǎn)動極限可以通過調(diào)整長柔性單元3、第一短柔性單元4和第二短柔性單元5的長度尺寸和改變縱向切口6的寬度尺寸來實現(xiàn)(見圖3)。圖1中所示的第一短柔性單元4和第二短柔性單元5為薄板柔性單元，其變形量本身就比較大，且由于結(jié)構(gòu)的對稱性，第一短柔性單元4和第二短柔性單元5的厚度可以設(shè)計的比較薄，從而保證大角度轉(zhuǎn)動。

本實用新型的上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型所作的舉例，而并非是對本實用新型的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本實用新型權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。