1 河北石油职业技术大学河北省仪器仪表工程技术研究中心，河北 承德 067000
2 河北水利电力学院机械工程系，河北 沧州 061000
3 河北省工业机械手控制与可靠性技术创新中心，河北 沧州 061000
4 承德五岳测控技术有限公司，河北 承德 067000
将开放式柔性铰链-杠杆结构与金属化光纤布拉格光栅（FBG）相结合，设计了一种用于动态轨道称重的FBG压力传感器。首先，采用金属化FBG，使FBG可以便利地焊接在柔性铰链支架上。然后，使用高响应频率的FBG解调仪快速读取实验数据。最后，利用FBG压力传感器，有效解决了测试系统的电磁干扰问题，并用铰链连接取代刚性连接，以提高传感器的灵敏度。实验结果表明，该传感器的压力灵敏度能达到60.8 pm/t，应变灵敏度为5.653 pm/με。
传感器 柔性铰链 动态轨道称重 金属化 光纤布拉格光栅 激光与光电子学进展
2022, 59(3): 0328001
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
提出了一种新型柔性铰链: 双边直圆抛物线复合铰链, 建立了其理论结构模型, 利用卡氏第二定理及微积分理论对铰链的主要性能指标柔度和转动精度进行计算, 并取实际参数对柔度及转动精度进行了理论计算及有限元分析, 同时对影响铰链性能的结构参数进行研究, 结果表明: 铰链柔度及转动精度的理论值与有限元分析值相比较, 一致性大于92%, 且铰链柔度随最小切割厚度t的变化最大。作为一种新型铰链与其他柔性铰链进行了对比, 直圆抛物线铰链融合了直圆铰链与抛物线铰链的优点, 当c
铰链 柔度 直圆 抛物线 hinges compliance circular parabolic 红外与激光工程
2018, 47(11): 1117009
1 南京航空航天大学 机电学院, 江苏 南京 210016
2 盐城工学院 汽车工程学院, 江苏 盐城 224051
柔性铰链是高精度柔性机构的关键部件, 其运动精度与运动范围影响着柔性机构的性能, 本文对圆弧柔性铰链进行了柔度矩阵推导, 并依据柔度方程进行优化设计。采用结构矩阵法建立了圆弧柔性铰链的柔度方程, 对矩形截面的翘曲抗扭刚度进行推导, 得到了约束扭转状态下的扭转柔度近似方程。为相对长度较小铰链的扭转刚度精确求解提供了依据。对比理论计算结果与有限元分析结果, 结果显示扭转柔度的最大相对误差在10%左右, 其余方向柔度相对误差低于6%, 验证了柔度方程的准确性。采用正交试验直观分析法得到柔性铰链各设计参数对转动刚度的灵敏度, 并利用多目标遗传算法对柔性铰链的转动柔度以及轴向刚度两个目标进行了参数优化。通过优化结果与设计经验选取参数的对比, 发现优化后圆弧柔性铰链的弯曲柔度提升了5.12%, 同时铰链的轴向刚度提升了4.72%, 证明针对圆弧柔性铰链的优化设计具有明显效果。
圆弧柔性铰链 约束扭转 正交试验 灵敏度 多目标优化 circular flexure hinges restrained torsion orthogonal experiment sensitivity multi-objective optimization
1 中国科学院大学, 北京 100049
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
3 中国科学院国家天文台长春人造卫星观测站, 吉林 长春 130117
提出了一种新型双曲线直圆混合柔性铰链。利用卡氏第二定理推导出双曲线直圆混合柔性铰链的柔度计算公式, 并根据所推导的公式, 分析了直圆半径、最小厚度和切割深度对其柔度的影响。同时采用实体单元建立双曲线直圆混合柔性铰链的有限元模型, 对不同几何参数的铰链进行仿真分析, 并对仿真解与解析解进行对比。结果表明: 仿真解与解析解的最大误差在8%以内, 证明了所推导公式的正确性; 与不同形状的柔性铰链对比得出, 双曲线直圆混合柔性铰链具有更好的转动能力和对载荷较高的敏感性。所设计的新型双曲线直圆混合柔性铰链更适用于快速反射镜支撑结构中, 同时也为混合型柔性铰链的设计和优化提供了理论依据。
双曲线直圆混合柔性铰链 柔度 解析法 有限元分析 hyperbolic-circular flexure hinges flexibility analytic method finite element analysis 红外与激光工程
2016, 45(10): 1017001
