柔性機(jī)構(gòu)(Compliant Mechanism)的概念是在1968年由Buens和Crossley提出的,一般是指通過(guò)其部分或全部具有柔性的構(gòu)件變形而產(chǎn)生位移,傳動(dòng)力的機(jī)械結(jié)構(gòu)。
柔性機(jī)構(gòu)有部分柔性機(jī)構(gòu)和全柔性機(jī)構(gòu)之分,其中全柔性機(jī)構(gòu)又分為具有集中柔度的全柔性機(jī)構(gòu)和具有分布柔度的全柔性機(jī)構(gòu)。前者的特征是柔性運(yùn)動(dòng)代替了全部的運(yùn)動(dòng)副,后者的特征是無(wú)傳統(tǒng)的鉸鏈,柔性相對(duì)均勻的分布在整個(gè)機(jī)構(gòu)之中。
相對(duì)于傳統(tǒng)的剛性結(jié)構(gòu)而言,柔性結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點(diǎn):
①可減少構(gòu)件數(shù)目,無(wú)需裝配,從而降低了成本;
②無(wú)需鉸鏈或軸承等運(yùn)動(dòng)副,運(yùn)動(dòng)和力的傳遞是利用組成它的的某些或全部構(gòu)件的變形來(lái)實(shí)現(xiàn);
③無(wú)摩擦,磨損及傳動(dòng)間隙,無(wú)效行程小,且不需要潤(rùn)滑,可實(shí)現(xiàn)高精度運(yùn)動(dòng),避免污染,提高壽命;
④可存儲(chǔ)彈性能,自身具有回程反力。
⑤易于小型化和大批量生產(chǎn);
⑥易于和其他非機(jī)械動(dòng)力相匹配。
由于柔性機(jī)構(gòu)有以上優(yōu)點(diǎn),使得它在微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)、精密定位、無(wú)裝配設(shè)計(jì)和仿生機(jī)械等領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。作為柔性機(jī)構(gòu)最簡(jiǎn)單形式之一的柔性鉸鏈具有結(jié)構(gòu)緊湊,體積小,無(wú)間隙,無(wú)摩擦,無(wú)需潤(rùn)滑,運(yùn)動(dòng)平滑連續(xù)喝位移分辨率高(最高可達(dá)1nm)等優(yōu)點(diǎn),目前已經(jīng)在航空,宇航,精密測(cè)量,光學(xué)工程和生物工程領(lǐng)域獲得重要的應(yīng)用。但是由于其反復(fù)變形容易引起疲勞破壞,對(duì)于具有集中柔性的柔性機(jī)構(gòu)又容易出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象,大變形引起的非彈性變形加上其設(shè)計(jì)和分析的難度,使得它在實(shí)際應(yīng)用中受到一定的限制。(我們推薦你關(guān)注“機(jī)械設(shè)計(jì)聯(lián)盟”公眾號(hào),第一時(shí)間掌握干貨知識(shí)、行業(yè)信息)