● 摘要
柔性铰链是一种依靠材料的弹性变形在刚性连接端产生相对运动的铰链形式，它不同于传统刚性连接的铰链。由于消除了刚性铰链中的间隙和运动回程差，可以得到很高的运动精度和运动分辨率。除此以外，它还具有如下许多优点：无摩擦、无磨损、无需润滑、可实现一体化加工，在精密及超精密设备、对环境的洁净度要求很高的空间设备以及工作在超高温、超低温等恶劣环境下的设备中具有很好的应用。柔性铰链最初的结构形式多为缺口型，本文讨论了其转动刚度和转动精度的性能，计算并归纳了各种缺口型柔性铰链的柔度矩阵，分析了柔性铰链在转动中的轴心漂移。应用柔性铰链的柔度精度比研究了缺口型柔性铰链的转动性能。缺口型柔性铰链的运动行程比较小，转动轴心的漂移也是不可避免的。归纳分析了多种大变形柔性铰链构型形式的结构特点以及构型形式对其运动性能的影响。提出了设计具有较大运动行程和运动精度柔性铰链的多簧片构型方法，应用理论推导和有限元方法（FEM）分析了簧片间的串并联连接方式对柔性铰链运动刚度和运动精度的影响。基于此方法的指导，设计了一种具有较大转动行程和转动精度的环形柔性铰链，并进行了实验研究。针对柔性铰链的结构特点，提出了适用于柔性铰链线切割加工的多步骤少加工量的加工方法。加工实践证明这种方法保证了柔性铰链的加工精度，提高了加工效率。初步讨论和分析了柔性铰链疲劳强度的研究思路，借鉴疲劳强度学中对平面切槽板的研究方法，分析了柔性铰链的结构参数对其疲劳强度的影响。为了测试柔性铰链的疲劳强度，搭建了柔性铰链疲劳强度测试台。