柔性铰链

柔性铰链是利用弹性材料的微小变形和自动回复的特性，针对小范围转动的传动结构，设计出的作为回转中心作用的微小轴承。柔性铰链消除了传统轴承的机械间隙和机械摩擦，大大促进了机械结构的微小化。柔性铰链由于是采用弹性材料作为枢轴的连接件，消除了机械结构在转动过程中由于结构和连接件之间的刚性碰撞产生的机械摩擦，同时，利用弹性材料自回复的特性，消除了机械系统在传动过程中的空程现象。柔性铰链具有无间隙、无摩擦、位移分辨率高，体积尺寸小等特点，被广泛应用于MEMS系统、精密仪器仪表、卫星导航等领域。 为了满足不同的运动需求，需要设计和选用合理的柔性铰链机构。最为常见的柔性铰链机构主要有四种：杠杆式、桥式、菱形式和Scott-Russell 机构。其简要结构下图所示。

常见的柔性铰链结构

在这些机构之中，杠杆式柔性铰链结构具有结构简单紧凑、计算方便、有效放大比大等特点，但在这种结构的输出终端，除了主运动以外，还会产生相应的寄生位移。桥式放大机构和菱形放大机构相似，都是采用对称的结构，这两种机构可在较大放大比的条件下，保持较小的空间尺寸，且在输出终端没有寄生运动的产生。Scott-Russell机构本质上是一种运动换向机构，该机构的输出和输入方向是完全垂直的，且具备一定的位移放大功能。这些基础的柔性铰链机构在压电驱动装置上得到了大量应用，在这些机构的基础上，一些特殊的诸如多边柔性铰链机构、多级放大机构等复合机构也得到了开发和应用。