广义三交叉簧片柔性轴承的旋转刚度特性研究-论文.pdf

《广义三交叉簧片柔性轴承的旋转刚度特性研究-论文.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第51卷第13期机械工程学报Vb1．51NO．132015年7月JOURNALOFMECHANICALENGINEERINGJu1．2015DoI：1O．3901／JME．2015．13．189广义三交叉簧片柔性轴承的旋转刚度特性研究水杨其资刘浪毕树生赵宏哲(北京航空航天大学机器人研究所北京100191)摘要：广义三交叉簧片柔性轴承(Generalizedtriple—cross．springflexurepivots，GTCSFP)具有较大运动行程和较高精度特性，综合性能优良，可广泛应用于各类精密仪器。在小角度近似和无轴漂假设的前提下，利用梁约束模型应变能理论，建立GTCSFP的旋转刚度解

2、析模型，并给出模型的适用范围和误差估算方法。模型分析结果表明：①当簧片交叉点位置参数2=0．1273时，扭矩与转角呈线性关系；②扭矩m和切向力厂对柔性轴承具有驱动作用，径向力P会影响柔性轴承的旋转刚度：③在给定的适用范围内，特别是当∈[0．1，0．2]时，刚度模型准确性较高。GTCSFP的非线性有限元分析结果验证了旋转刚度模型及其分析结论的准确性。对实际；hNm的GTCSFP进行试验测试，试验结果与有限元分析和刚度模型的结果基本一致，模型准确性得到试验验证。所建立的GTCSFP旋转刚度模型，对其参数设计和优化具有指导意义和参考价值。关键词：三交叉簧片；柔性轴承；柔性铰链；刚度模型；大行程中图

3、分类号：THl12RotationalStiffnessCharacterizatiOn0fGeneralizedTriple·—cross--springFlexurePivotsYANGQiziLIULangBIShushengZHAOHongzhe(RoboticsInstitute，BeihangUniversity，Beijing100191)Abstract：Owingtoexcellentperformancessuchaslargemovememrangeandhighprecision，thegeneralizedtriple-cross-springflexurepivo

4、ts(GTCSFP)canbewidelyusedinprecisioninstruments．Basedonthestrainenergyformulationofabeamflexure，arotationalstifnessmodelofGTCSFPisderived，andtheapplicablescopeanderrorestimationmethodaregiven．Intheprocessofestablishingthesimplifiedmodel，zeroaxisdriftisassumedandtrigonometricfunctionsareapproximatel

5、ytreated．Thefollowingconclusionscanbedrawn．Whentheintersectionpointlocatesat12．73％lengthofthespring，themoment—rotationrelationshipofGTCSFPislinear．Bendingmomentandtangentialforcearethedrivingloads，whiletheradialforceafectstherotationalstiffnessofGTCSFP．Intheapplicablescope，therotationalstifnessmode

6、lisaccurate．TheaccuracyoftheanalyticalmodelisverifiedbyfiniteelementanalysisandtherotationalstifnesstestofGTCSFRThemodelhasguidingsignificanceandreferencevaluetothedesignandoptimizationofGTCSFEKeywords．-triplecross—spring；flexurebearing；flexurepivots；stiffnessmodel；largestroke性轴承(图2)改变了簧片交叉点的位置，精度特

7、性0前言得到提高。WITTRICK等通过理论计算得出当交叉点位于簧片长度的12．73％(图2中：0．1273)柔性轴承(铰链)具有无摩擦、无回差、无时，轴漂最小。需润滑、可真空应用以及高分辨率等优点，目前已成为精密仪器的关键器件，应用领域包括精密定位平台J、天文望远镜自适应调整机构等。交叉簧片柔性轴承[5．7J(图1)变形应力特性良好，可实现2O。以上的超大行程，但这类柔性轴承具有较大的轴漂，精度特性较差。广