柔性机构

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，运动平滑连续和位移分辨率高（最高可达1nm）等优点，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。

微电子机械系统(MEMS)的机械和电子组件是由单一的过程装配在一起的,但是,在这两种组件的设计和装配的自动化方面存在着不平衡现象。总的来说,按照典型的“从功能到装配”的方式来自动化地设计微电子线路并不困难。在此过程中,机械组件要达到相同的自动化程度则要困难得多。为了完全自动化地设计和装配MEMS,以获得较好的经济效益,因此像微电子线路那样对微型机械设计过程开发恰当结构就很有必要。但传统的机械结构是由刚性绞链连接组成的,它不能满足这点及以下这些微观领域内的要求:①消除装配需要;②把全部机构限制在同一平面的一个或两个层内;③减轻摩擦的不利影响

柔性机构(一种能够全面弯曲的机械)能满足以上所有的要求,并且具有系统综合的潜能。研究的焦点在于该机械的综合方面及寻找系统的研究方法。在柔性机构中,功能行为(如所需的弹性变形)是物质实体的拓扑结构、形状、尺寸的直接结果,这三种特性一起提供了实体在外载荷下变形及所需的运动的本质能力。因此拓扑结构、形状、尺寸决定了该实体是否是柔性结构。2100433B

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。

机床的柔性 是指其适应加工对象的能力。机床的柔性包括空间上的柔性和时间上的柔性。2100433B