高端机械设计——柔性机构及其应用，真涨知识！

柔性机构（Compliant Mechanism）的概念是在1968年由Buens和Crossley提出的，一般是指通过其部分或全部具有柔性的构件变形而产生位移，传动力的机械结构。

柔性机构有部分柔性机构和全柔性机构之分，其中全柔性机构又分为具有集中柔度的全柔性机构和具有分布柔度的全柔性机构。前者的特征是柔性运动代替了全部的运动副，后者的特征是无传统的铰链，柔性相对均匀的分布在整个机构之中。


 

相对于传统的刚性结构而言，柔性结构具有以下优点:

①可减少构件数目，无需装配，从而降低了成本;

②无需铰链或轴承等运动副，运动和力的传递是利用组成它的的某些或全部构件的变形来实现;

③无摩擦，磨损及传动间隙，无效行程小，且不需要润滑，可实现高精度运动，避免污染，提高寿命;

④可存储弹性能，自身具有回程反力。

⑤易于小型化和大批量生产;

⑥易于和其他非机械动力相匹配。

由于柔性机构有以上优点，使得它在微机电系统(MEMS),精密定位，无装配设计和仿生机械等领域中得到广泛的应用。作为柔性机构最简单形式之一的柔性铰链具有结构紧凑，体积小，无间隙，无摩擦，无需润滑，运动平滑连续喝位移分辨率高(最高可达1nm)等优点，目前已经在航空，宇航，精密测量，光学工程和生物工程领域获得重要的应用。但是由于其反复变形容易引起疲劳破坏，对于具有集中柔性的柔性机构又容易出现应力集中现象，大变形引起的非弹性变形加上其设计和分析的难度，使得它在实际应用中受到一定的限制。