零剛度的運動學模型和績效研究越過rosed柔韌性鉸鏈知識

靈活的機制是機械領域的開創性概念，因為它利用材料的彈性變形來傳輸運動，力或能量。 由於其眾多優勢，例如零摩擦，無縫的操作，易於維護，高分辨率和集成的處理能力，因此這種機制在各種行業中廣受歡迎，包括精確定位，MEMS處理和航空航天。

但是，由於靈活機制的一定局限性，傳統的剛性機制仍然佔據了市場。 這些局限性之一是機理作用過程中功能方向上發生的正剛度。 這種正剛度需要更大的驅動力和對駕駛員的嚴格要求，這最終降低了能量傳遞效率。 這些缺點阻礙了靈活機制的更廣泛應用。

為了克服積極僵硬的不利影響，許多學者將零剛度的概念引入了柔性機制中。 通過巧妙地使用負剛度來抵消正剛度，可以實現零剛度的機制。 這樣的系統，也稱為柔性靜態平衡機制，可以在運動範圍內的任何點達到靜態平衡狀態。 這種機制具有多種優勢，包括出色的力傳輸性能，具有較小驅動力的能力以及高能量傳輸效率。 因此，研究重點是柔性靜態平衡機制領域，主要是在柔性微箝位上。

在柔性機制的各種組成部分中，靈活的鉸鏈由於特徵的特徵而受到了極大的關注。 廣義交叉柔性鉸鏈的相對旅行相對較短，使其在廣泛的應用中非常有價值。 因此，基於此設計的零態性柔性鉸鏈已成為構建複雜柔性靜態平衡機制的首選選擇，從而使其研究非常重要。

為了實現柔性鉸鏈中的零剛度特性，有必要用旋轉負剛度來抵消扭轉正剛度。 在這方面，已經開發了旋轉負剛度模型。 該模型涉及使用由兩個重疊的蘆葦組成的葉子彈簧，一個是固定的，另一個是免費的。 與蘆葦長度相比，開口端的變形相對較小時，彈簧表現出良好的線性性，可以分析為零長度彈簧。

對旋轉負剛度模型的分析考慮了兩個彈簧在系統中的特定點上施加的扭矩。 根據三角形法律，可以用數學表達扭矩。 通過組合這些扭矩，可以確定施加在該點上的總扭矩。 該分析表明，當旋轉角度小於90度時，彈簧的扭矩與旋轉角相同，從而產生旋轉負剛度。

為了建立準確的零態性柔性鉸鏈模型，分析廣義跨固定柔性鉸鏈的機械性能至關重要。 該分析考慮了各種因素，例如徑向力和純扭轉負荷對鉸鏈扭轉剛度的影響。 通過理解這些因素，可以計算出鉸鏈的無尺寸扭轉剛度。 然後，可以通過更換旋轉對旋轉對和平衡彈簧在旋轉負剛度模型中的旋轉對和平衡彈簧來獲得零態性柔性鉸鏈的概念模型。 這個概念模型是對稱的，可以分析移動平台的逆時針旋轉。

為了驗證理論模型的準確性，使用ANSYS軟件進行有限元分析。 該分析涉及模擬和分析零 - 狀態柔性鉸鏈的力矩旋轉角度特徵。 然後將結果與理論計算進行比較。 對具有不同參數的鉸鏈進行模擬，並逐漸調整平衡彈簧的剛度，直到將鉸鏈的剛度降低到零。 通過比較仿真結果和理論計算，可以證實理論模型準確地表示零態性柔性鉸鏈的行為。

此外，還探索了將葉子彈簧用作零態性柔性鉸鏈中平衡彈簧的可行性。 為此目的建立了有限元模型，並將模擬結果與使用聯合14元素獲得的結果進行了比較。 結果再次驗證了理論模型的準確性和可靠性。

總之，使用旋轉負剛度來抵消柔性鉸鏈中的正剛度，從而可以創建零態性​​柔性鉸鏈系統。 這些系統提供了許多優勢，包括減少駕駛扭矩，提高力傳輸性能以及提高能量利用效率。 分析了兩種不同的平衡方法，即雙平衡彈簧和單平衡彈簧，並確定它們的靜態平衡條件。 然後，通過有限元分​​析來驗證理論結果。 該研究證實，雙平衡彈簧方法適用於徑向力不會影響鉸鏈剛度的方案，而單個平衡彈簧模型的應用範圍更大。 但是，後一個模型的軸向空間緊湊性在某種程度上受到損害，因此在結構設計過程中需要進行全面考慮。 總體而言，對零態性柔性鉸鍊及其應用的研究在促進靈活機制領域方面具有重要意義。