外轉(zhuǎn)動(dòng)件2依次左右同中心軸放置，剛性中間件3伸入左外轉(zhuǎn)動(dòng)件I和右外轉(zhuǎn)動(dòng)件2的腔體內(nèi)；左外轉(zhuǎn)動(dòng)件I和右外轉(zhuǎn)動(dòng)件2與剛性中間件3之間有一定的間隙，以保證剛性中間件3相對于左外轉(zhuǎn)動(dòng)件I和右外轉(zhuǎn)動(dòng)件2運(yùn)動(dòng)的過程中不發(fā)生接觸和摩擦;左外轉(zhuǎn)動(dòng)件I與剛性中間件3通過左交叉簧片4連接形成左柔性鉸鏈體，右外轉(zhuǎn)動(dòng)件2與剛性中間件3通過右交叉簧片5連接形成右柔性鉸鏈體，左交叉簧片4和右交叉簧片5的排列方式沿柔性鉸鏈體的理想轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸對稱；當(dāng)左外轉(zhuǎn)動(dòng)件I和右外轉(zhuǎn)動(dòng)件2分別連接不同的物體且任何一端受到外部轉(zhuǎn)矩作用時(shí)，左交叉簧片4和右交叉簧片5發(fā)生彎曲變形，使左外轉(zhuǎn)動(dòng)件I和右外轉(zhuǎn)動(dòng)件2之間產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0021]如圖7所示，左外轉(zhuǎn)動(dòng)件I是矩形中空剛體結(jié)構(gòu)，其內(nèi)壁上側(cè)連接左交叉簧片4的上端或下端。右外轉(zhuǎn)動(dòng)件2是矩形中空剛體結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)尺寸可與左外轉(zhuǎn)動(dòng)件I相同，也可不同，內(nèi)壁上側(cè)連接右交叉簧片5的上端或下端。
[0022]如圖8所示，剛性中間件3是剛體結(jié)構(gòu)，可向左、向右伸入左外轉(zhuǎn)動(dòng)件I和右外轉(zhuǎn)動(dòng)件2的腔體內(nèi)，其上側(cè)連接左交叉簧片4和右交叉簧片5的下端或上端。
[0023]如圖9所示，左交叉簧片4和右交叉簧片5分別由兩個(gè)平板狀簧片以一定的角度交叉放置構(gòu)成，簧片厚度遠(yuǎn)小于其長度和寬度，受力易發(fā)生彎曲變形。左交叉簧片4的交叉角度α和右交叉簧片5的交叉角度β相同，交叉線在簧片長度方向的幾何中心處，簧片之間無連接。左交叉簧片4的交叉線和右交叉簧片5的交叉線共線并形成了柔性鉸鏈的理想轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸O。左交叉簧片4和右交叉簧片5的簧片排列方式沿柔性鉸鏈的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線方向?qū)ΨQ，右交叉簧片5相對于左交叉簧片4可繞轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸O旋轉(zhuǎn)一個(gè)較小的角度。
[0024]設(shè)右外轉(zhuǎn)動(dòng)件2固定，當(dāng)左外轉(zhuǎn)動(dòng)件I受外部轉(zhuǎn)矩作用繞柔性鉸鏈的理想轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，左交叉簧片4發(fā)生彎曲變形，同時(shí)帶動(dòng)剛性中間件3繞理想轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)并迫使右交叉簧片5也發(fā)生彎曲變形，實(shí)現(xiàn)了左外轉(zhuǎn)動(dòng)件I的轉(zhuǎn)動(dòng)；由于左交叉簧片4和右交叉簧片5的結(jié)構(gòu)尺寸相同而排列方式沿轉(zhuǎn)動(dòng)軸方向?qū)ΨQ，轉(zhuǎn)動(dòng)過程中由左交叉簧片4引起的軸漂與由右交叉簧片5引起的軸漂大小相等、方向相反，可以互相抵消而使左外轉(zhuǎn)動(dòng)件I的中心軸不偏離柔性鉸鏈的理想轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸，即柔性鉸鏈的軸漂為零。
[0025]實(shí)施例3
如圖10所示，一種零軸漂大轉(zhuǎn)角交叉簧片式柔性鉸鏈，至少包括左外轉(zhuǎn)動(dòng)件1、右外轉(zhuǎn)動(dòng)件2、剛性中間件3、左交叉簧片4和右交叉簧片5;左交叉簧片4和右交叉簧片5按交叉線共線的方式放置，右交叉簧片5的簧片排列方式與左交叉簧片4的簧片排列方式沿交叉線對稱;左交叉簧片4的上端或下端連接左外轉(zhuǎn)動(dòng)件I，下端或上端連接剛性中間件3;右交叉簧片5的上端或下端連接右外轉(zhuǎn)動(dòng)件2，下端或上端連接剛性中間件3;左外轉(zhuǎn)動(dòng)件I與剛性中間件3通過左交叉簧片4連接形成左柔性鉸鏈體，右外轉(zhuǎn)動(dòng)件2與剛性中間件3通過右交叉簧片5連接形成右柔性鉸鏈體，左柔性鉸鏈體和右柔性鉸鏈體的理想轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸同軸；當(dāng)左外轉(zhuǎn)動(dòng)件I和右外轉(zhuǎn)動(dòng)件2分別連接不同的物體且任何一端受到外部轉(zhuǎn)矩作用時(shí)，左交叉簧片4和右交叉簧片5發(fā)生彎曲變形，使左外轉(zhuǎn)動(dòng)件I和右外轉(zhuǎn)動(dòng)件2之間產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0026]如圖11所示，左外轉(zhuǎn)動(dòng)件I是矩形剛體結(jié)構(gòu)，其一側(cè)連接左交叉簧片4的上端或下端。右外轉(zhuǎn)動(dòng)件2是矩形剛體結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)尺寸可與左外轉(zhuǎn)動(dòng)件I相同，也可不同，其一側(cè)連接右交叉簧片5的上端或下端。剛性中間件3是剛體結(jié)構(gòu)，其一側(cè)連接左交叉簧片4和右交叉簧片5的下端或上端。
[0027]如圖12所示，左交叉簧片4和右交叉簧片5分別由兩個(gè)平板狀簧片以一定的角度交叉放置構(gòu)成，簧片厚度遠(yuǎn)小于其長度和寬度。左交叉簧片4的交叉角度α和右交叉簧片5的交叉角度β相同，交叉線在簧片長度方向的幾何中心處，簧片之間無連接。左交叉簧片4和右交叉簧片5的簧片的排列方式沿柔性鉸鏈的理想轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸O方向?qū)ΨQ，右交叉簧片5相對于左交叉簧片4可繞理想轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸O旋轉(zhuǎn)一個(gè)較小的角度。
[0028]設(shè)右外轉(zhuǎn)動(dòng)件2固定，當(dāng)左外轉(zhuǎn)動(dòng)件I受外部轉(zhuǎn)矩作用繞柔性鉸鏈的理想轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，左交叉簧片4和右交叉簧片5發(fā)生彎曲變形，與剛性中間件3同時(shí)繞理想轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)左外轉(zhuǎn)動(dòng)件I相對于右外轉(zhuǎn)動(dòng)件2的大轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)動(dòng)。由于左交叉簧片4和右交叉簧片5的排列方式沿轉(zhuǎn)動(dòng)軸方向?qū)ΨQ，在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中由左交叉簧片4引起的軸漂與由右交叉簧片5引起的軸漂大小相同但方向相反，可以互相抵消而實(shí)現(xiàn)柔性鉸鏈的軸漂為零。
[0029]實(shí)施例4
如圖13所示，兩個(gè)相同的本發(fā)明柔性鉸鏈可以串聯(lián)連接使用。即實(shí)施例四包括兩組左外轉(zhuǎn)動(dòng)件1、右外轉(zhuǎn)動(dòng)件2、剛性中間件3、左交叉簧片4和右交叉簧片5;兩組左外轉(zhuǎn)動(dòng)件1、剛性中間件3和右外轉(zhuǎn)動(dòng)件2依次按左中右同軸連接，其中兩個(gè)相鄰的左外轉(zhuǎn)動(dòng)件I固接。
[0030]如圖14(a)所示，可以固定兩端的兩個(gè)右外轉(zhuǎn)動(dòng)件2，在中間的左外轉(zhuǎn)動(dòng)件I上施加轉(zhuǎn)矩，則簧片彎曲變形使中間的左外轉(zhuǎn)動(dòng)件I可以相對于兩端的兩個(gè)右外轉(zhuǎn)動(dòng)件2轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)角與單個(gè)柔性鉸鏈的轉(zhuǎn)角相等，軸漂為零。
[0031]如圖14(b)所示，也可以固定一端的一個(gè)右外轉(zhuǎn)動(dòng)件2，在另一端的右外轉(zhuǎn)動(dòng)件2上施加轉(zhuǎn)矩，則簧片彎曲變形使兩個(gè)右外轉(zhuǎn)動(dòng)件2之間有相對轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)角是單個(gè)柔性鉸鏈的2倍，軸漂為零。
[0032]亦可多個(gè)相同的柔性鉸鏈串聯(lián)連接使用，從而獲得更大的轉(zhuǎn)角，軸漂仍為零。
[0033]由于這種交叉簧片式柔性鉸鏈轉(zhuǎn)角大、無軸漂、精度高、轉(zhuǎn)動(dòng)中心穩(wěn)定，可實(shí)現(xiàn)無摩擦、無間隙轉(zhuǎn)動(dòng)，所以可以廣泛應(yīng)用于機(jī)器人等領(lǐng)域中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種零軸漂大轉(zhuǎn)角交叉簧片式柔性鉸鏈，其特征是:至少包括左外轉(zhuǎn)動(dòng)件(I)、右外轉(zhuǎn)動(dòng)件(2)、剛性中間件(3)、左交叉簧片(4)和右交叉簧片(5);左交叉簧片(4)和右交叉簧片(5)按交叉線共線的方式放置，右交叉簧片(5)的簧片排列方式與左交叉簧片(4)的簧片排列方式沿交叉線對稱;左交叉簧片(4)的上端或下端連接左外轉(zhuǎn)動(dòng)件(I)，下端或上端連接剛性中間件(3);右交叉簧片(5)的上端或下端連接右外轉(zhuǎn)動(dòng)件(2)，下端或上端連接剛性中間件(3);左外轉(zhuǎn)動(dòng)件(I)與剛性中間件(3)通過左交叉簧片(4)連接形成左柔性鉸鏈體，右外轉(zhuǎn)動(dòng)件(2)與剛性中間件(3)通過右交叉簧片(5)連接形成右柔性鉸鏈體，左柔性鉸鏈體和右柔性鉸鏈體的理想轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸同軸；當(dāng)左外轉(zhuǎn)動(dòng)件(I)和右外轉(zhuǎn)動(dòng)件(2)分別連接不同的物體且任何一端受到外部轉(zhuǎn)矩作用時(shí)，左交叉簧片(4)和右交叉簧片(5)發(fā)生彎曲變形，使左外轉(zhuǎn)動(dòng)件(I)和右外轉(zhuǎn)動(dòng)件(2)產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動(dòng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種零軸漂大轉(zhuǎn)角交叉簧片式柔性鉸鏈，其特征是:所述的左外轉(zhuǎn)動(dòng)件(I)是剛體結(jié)構(gòu)，其一側(cè)連接左交叉簧片(4)的上端或下端;右外轉(zhuǎn)動(dòng)件(2)是剛體結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)尺寸可與左外轉(zhuǎn)動(dòng)件(I)相同，也可不同，其一側(cè)連接右交叉簧片(5)的上端或下端;剛性中間件(3)是剛體結(jié)構(gòu)，其一側(cè)連接左交叉簧片(4)和右交叉簧片(5)的下端或上端;左外轉(zhuǎn)動(dòng)件(1)、右外轉(zhuǎn)動(dòng)件(2)、和剛性中間件(3)可以是環(huán)狀結(jié)構(gòu)，也可以是矩形、六邊形等其他結(jié)構(gòu)形式;左外轉(zhuǎn)動(dòng)件(I)和右外轉(zhuǎn)動(dòng)件(2)與剛性中間件(3)之間有一定的間隙。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種零軸漂大轉(zhuǎn)角交叉簧片式柔性鉸鏈，其特征是:所述的左交叉簧片(4)和右交叉簧片(5)分別由兩個(gè)平板狀簧片以一定的角度交叉放置構(gòu)成，簧片厚度遠(yuǎn)小于其長度和寬度，受力易發(fā)生彎曲變形；左交叉簧片(4)的交叉角度α和右交叉簧片(5)的交叉角度β相同，交叉線在簧片長度方向的幾何中心處，簧片之間無連接;左交叉簧片(4)和右交叉簧片(5)的簧片尺寸相同，交叉線共線，排列方式沿柔性鉸鏈的理想轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸線方向?qū)ΨQ。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種零軸漂大轉(zhuǎn)角交叉簧片式柔性鉸鏈，其特征是:所述的柔性鉸鏈為兩個(gè)串聯(lián)連接，兩個(gè)串聯(lián)連接柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)尺寸相同，兩個(gè)串聯(lián)連接柔性鉸鏈轉(zhuǎn)動(dòng)軸共線放置，中間相鄰的兩個(gè)外轉(zhuǎn)動(dòng)件固接構(gòu)成兩級串聯(lián)柔性鉸鏈；固定兩端的兩個(gè)外轉(zhuǎn)動(dòng)件，在中間的外轉(zhuǎn)動(dòng)件上施加轉(zhuǎn)矩，則中間的外轉(zhuǎn)動(dòng)件相對于兩端的外轉(zhuǎn)動(dòng)件有轉(zhuǎn)動(dòng)，且軸漂為零。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種零軸漂大轉(zhuǎn)角交叉簧片式柔性鉸鏈，其特征是:所述的柔性鉸鏈或?yàn)槎鄠€(gè)串聯(lián)連接使用，將多個(gè)柔性鉸鏈的轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸重合，相鄰的兩個(gè)外轉(zhuǎn)動(dòng)件固接構(gòu)成多級串聯(lián)柔性鉸鏈，其轉(zhuǎn)角成倍數(shù)增加，軸漂仍為零。
【專利摘要】本發(fā)明屬于柔順機(jī)構(gòu)領(lǐng)域，涉及一種零軸漂大轉(zhuǎn)角交叉簧片鉸鏈?zhǔn)饺嵝糟q鏈，至少包括左外轉(zhuǎn)動(dòng)件(1)、右外轉(zhuǎn)動(dòng)件(2)、剛性中間件(3)、左交叉簧片(4)和右交叉簧片(5)；左交叉簧片(4)和右交叉簧片(5)按交叉線共線的方式放置，右交叉簧片(5)的簧片排列方式與左交叉簧片(4)的簧片排列方式沿交叉線對稱；左交叉簧片(4)的上端或下端連接左外轉(zhuǎn)動(dòng)件(1)，下端或上端連接剛性中間件(3)；右交叉簧片(5)的上端或下端連接右外轉(zhuǎn)動(dòng)件(2)，下端或上端連接剛性中間件(3)；左外轉(zhuǎn)動(dòng)件(1)與剛性中間件(3)通過左交叉簧片(4)連接形成左柔性鉸鏈體，右外轉(zhuǎn)動(dòng)件(2)與剛性中間件(3)通過右交叉簧片(5)連接形成右柔性鉸鏈體，左柔性鉸鏈體和右柔性鉸鏈體的理想轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸同軸。
【IPC分類】F16C11/12, B25J17/00
【公開號】CN105605090
【申請?zhí)枴緾N201610084090
【發(fā)明人】陳貴敏, 馬付雷, 勾燕潔, 姜博偉
【申請人】西安電子科技大學(xué)
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2016年2月14日