基于增材制造的交叉簧片柔性铰链设计与分析

柔性铰链作为柔性机构的关键部件,得到了国内外研究者的广泛关注,为探究增材制造技术应用在柔性铰链设计领域中的可行性,本文面向增材制造工艺设计了一种交叉簧片柔性铰链。首先,建立了交叉簧片柔性铰链的等效转动刚度模型。其次,选取了簧片厚度t、孔洞尺寸a、b以及交叉角度α,3个关键设计参数设计并采用激光选区熔化（SLM）技术制作了一组铰链实例,对其进行了理论分析,采用有限元仿真,搭建了视觉测试平台对铰链实例进行测试。结果表明：铰链刚度的理论值、仿真值和实验值具有较好的一致性,验证了模型的有效性。最后,采用在簧片与基体接触处设置圆角,以及非等厚度簧片的设计对柔性铰链结构进行了优化,提升了柔性铰链结构制造稳定性,并优化了铰链的传动性能。