优化球面3R柔顺链的刚度设计：曲线梁与直线梁比较

本文主要探讨了三自由度柔顺球面运动链的设计与刚度分析，该研究聚焦于柔顺机构在精密工程中的广泛应用，尤其是在空间柔顺结构中。球面柔顺机构作为3R开链的一种形式，其串联设计在实际建模与分析中面临着挑战。作者余蔚荔，来自广东机电职业技术学院，针对两种不同的柔性铰链——曲线梁柔性铰链和直线梁柔性铰链，进行了深入的研究。 首先，文章提出了球面运动链的闭合柔度方程，这是理解整个系统柔度性能的基础。这个方程考虑了所有连接环节的综合影响，能够准确描述运动链的动态特性。接着，作者对单一柔性铰链的柔度模型进行了分析，揭示了柔性铰链参数如曲率半径R和包角θ对系统刚度的影响。 在单体柔性铰链模型的基础上，作者进一步构建了曲线梁和直线梁柔性铰链的串联柔度模型，通过仿真分析和对比的方式，深入探究了不同形式柔性铰链在实现球面运动时的优劣。研究发现，曲线梁柔性铰链由于其更接近球面的实际形态，相对于直线梁柔性铰链，能更好地模拟和控制球面运动的灵活性和稳定性，从而更适合应用于需要精细控制球面运动轨迹的场景。 本文的重要贡献在于提供了一种有效的刚度建模方法，特别是在复杂的空间柔顺结构设计中，这对于提高机械系统的精度和可靠性具有实际意义。文章的研究成果对于设计者来说，可以作为参考依据，以便在实际工程中选择最合适的柔性铰链接构。同时，该研究也为后续的柔性机械设计和控制理论的发展提供了新的思考角度和实验依据。中图分类号TP23和TP24表明了该研究在机械工程和设计领域的定位，而文献标志码A则确认了其学术水平。