柔性鉸鏈軸承

柔性鉸鏈軸承在現(xiàn)代機(jī)器中出現(xiàn)得越來(lái)越多。圖2是典型的柔性鉸鏈軸承。它可以將軸瓦設(shè)計(jì)為一體，簡(jiǎn)化了裝配過(guò)程并降低了加工的尺寸公差要求。與固定形狀的軸承相比，柔性鉸鏈軸承可降低液體滑動(dòng)摩擦軸承的半速渦動(dòng)，防止顫振。

柔性鉸鏈聯(lián)接件

圖3是由柔性鉸鏈組成的柔性聯(lián)接器它只傳遞垂直于紙面方向的推力，在水平方向和垂直方向移動(dòng)的剛度很低。利用柔性鉸鏈還可設(shè)計(jì)具有2個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的彈性萬(wàn)向節(jié)，有結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)精密的特點(diǎn)。

柔性鉸鏈可以使V型槽的表面能自我調(diào)節(jié)，避免球與V型槽表面在作用力變化時(shí)產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，見(jiàn)圖4。將其運(yùn)用于由3個(gè)球和3個(gè)V型槽組成的結(jié)合器中，力和位移之間的遲滯現(xiàn)象減少了95%。

柔性鉸鏈調(diào)整結(jié)構(gòu)

圖5是基于柔性鉸鏈的光學(xué)元件座子。在平臺(tái)的任一邊加上調(diào)整螺釘，可使水平表面精密地偏轉(zhuǎn)。它成本低，在小的運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)具有很高的分辨率。還可設(shè)計(jì)2個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的柔 性鉸鏈調(diào)整機(jī)構(gòu)用于透鏡裝配。

如將來(lái)的光盤(pán)有更大的存儲(chǔ)密度和更高的讀取速度，光盤(pán)的轉(zhuǎn)速也應(yīng)隨之提高，則要求DVD／CD拾音頭的驅(qū)動(dòng)有更大的加速度和 更好的線(xiàn)性度。利用柔性鉸鏈機(jī)構(gòu)可以很好地解決這些問(wèn)題。德克薩斯大學(xué)設(shè)計(jì)的光刻對(duì)準(zhǔn)臺(tái)中運(yùn)用了柔 性鉸鏈四連桿作為調(diào)整機(jī)構(gòu)，見(jiàn)圖6。在距離中心10mm處施加一個(gè)4N的力可使安裝模板的平臺(tái)相對(duì)感光基底偏轉(zhuǎn)0.5mrad。有限元分析表明，當(dāng)傾斜角為0.38mrad時(shí)，模板的側(cè)向運(yùn)動(dòng)小于5nm。

測(cè)量和標(biāo)定

近10年來(lái)出現(xiàn)了許多具有亞納米級(jí)靈敏度的線(xiàn)性位移測(cè)量傳感器。它們很多都使用了光學(xué)干涉儀， 然而，條紋細(xì)分是建立在理想形態(tài)干涉信號(hào)的基礎(chǔ)上的，實(shí)際的干涉條紋同理想形態(tài)還有差距。利用X射線(xiàn)干涉測(cè)量來(lái)線(xiàn)性?xún)?nèi)插光學(xué)干涉儀的條紋可以準(zhǔn)確地測(cè)量亞條紋級(jí)的位移。英國(guó)國(guó)家物理實(shí)驗(yàn)所(NPL)的組合式光學(xué)和X射線(xiàn)干涉儀(COX1) 結(jié)合了光學(xué)干涉儀的大行程和x射線(xiàn)干涉儀的高分辨率，光學(xué)干涉儀以間隔為158.25nm的整數(shù) 條紋步進(jìn)，X射線(xiàn)干涉儀以0.192nm的硅(200)晶格步進(jìn)口。為了實(shí)現(xiàn)硅品薄片之間納米級(jí)運(yùn)動(dòng)，采用了柔性鉸 鏈平行四桿機(jī)構(gòu)傳遞反位移，見(jiàn)圖7。利用該儀器可對(duì)亞納米級(jí)靈 敏度的線(xiàn)性位移傳感器進(jìn)行標(biāo)定。

美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局設(shè)計(jì)了一體化的柔性鉸鏈機(jī)構(gòu)，以聯(lián)接X(jué)射線(xiàn)干涉儀和光學(xué)干涉儀。它采用3級(jí)杠桿，從驅(qū)動(dòng)點(diǎn)到工作臺(tái)面的位移縮小比達(dá)到1000：1，由此降低了對(duì)驅(qū)動(dòng)元件的要求，但柔性鉸鏈機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜。他們還利用柔性鉸鏈在幾角秒的運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)達(dá)到1微角秒的調(diào)節(jié)精度。

為了加大X射線(xiàn)干涉儀的測(cè)量范圍，德國(guó)設(shè)計(jì)了對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的柔性鉸鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，見(jiàn)圖8。該機(jī)構(gòu)消除了在主運(yùn)動(dòng)垂直方向上的干涉運(yùn)動(dòng)，測(cè)量范圍達(dá)到了200um。

柔性鉸鏈機(jī)構(gòu)傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)微小位移還可以對(duì)激光干涉測(cè)量和電容測(cè)量進(jìn)行互相標(biāo)定?

杠桿天平是簡(jiǎn)單而古老的機(jī)械式測(cè)量?jī)x器。等臂刀口式卡扛桿天平的分辨率可達(dá)到10^-10以上。國(guó)際度量衡局研制的柔性鉸鏈懸掛式等臂杠卡于天平在空氣中的分辨率高達(dá)10^-10。在真空中可達(dá)10^-10的分辨率。

柔性鉸鏈還被用于嚙合齒輪的齒表哮擦系數(shù)的測(cè)量。如圖9所示，被測(cè)齒輪用柔性鉸鏈連桿聯(lián)接．保證了齒輪的中心距不變．并精確地產(chǎn)生嚙合齒輪間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。