
【醫】 elastic hinge
ball; bomb; flip; pellet; play; shoot; spring
【醫】 bomb; bullet
hinge
【化】 hinge
【醫】 hinge
彈性鉸鍊(彈性鉸鍊,英文:Flexure Hinge)是機械工程中一種通過彈性變形實現有限角度轉動的柔性連接裝置。其核心原理是利用材料的彈性特性,替代傳統鉸鍊的滑動摩擦運動,從而實現高精度、無磨損的微位移調節。
定義與結構特點
根據《機械工程漢英詞典》,彈性鉸鍊由單塊材料加工而成,通過局部薄壁設計形成可彎曲區域。典型結構包括圓弧型、直梁型和十字型,其運動依賴于材料本身的彈性恢複力,而非機械間隙。
應用領域
清華大學機械工程系研究顯示,該類鉸鍊廣泛應用于精密光學儀器(如太空望遠鏡反射鏡調節)、微機電系統(MEMS)執行器,以及生物醫療設備的納米級定位裝置,其重複定位精度可達0.1微米。
關鍵設計參數
中國科學院《柔性機構設計手冊》指出,主要性能指标包括:轉動剛度$k=frac{Ebt}{12L}$(其中E為彈性模量,b為寬度,t為厚度,L為鉸鍊長度)、最大應力$sigma_{max}=K_t cdot frac{6M}{bt}$(Kt為應力集中系數,M為彎矩),以及疲勞壽命循環次數。
材料選擇規範
根據ASTM F2516-18标準,常用材料包括铍青銅(C17200)、钛鎳記憶合金(Nitinol)和單晶矽,要求屈服強度大于500MPa,同時具備>10次循環的疲勞強度。
彈性鉸鍊是一種特殊的機械連接裝置,其核心特點是通過一體化結構和彈性變形實現有限角位移的靈活運動。以下是詳細解釋:
彈性鉸鍊是一種帶圓弧切口或彈性元件的一體化結構,通過材料自身的彈性變形允許部件繞軸進行有限角度轉動。與傳統鉸鍊(依賴金屬葉片和銷釘連接)不同,它無需裝配多個零件,而是通過結構設計實現可逆彈性變形。
特性 | 彈性鉸鍊 | 傳統鉸鍊 |
---|---|---|
結構 | 一體化設計,無活動部件 | 多部件組裝(葉片+銷釘) |
運動方式 | 彈性形變實現有限轉動 | 剛性部件繞軸旋轉 |
適用場景 | 高精度、小角度場景 | 大角度、高承重要求 |
如需進一步了解彈性鉸鍊的加工工藝或數學模型,可參考學術文獻,或查看專利文件中的具體設計案例。
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