柔性鉸鏈軸承

柔性鉸鏈軸承在現(xiàn)代機器中出現(xiàn)得越來越多。圖2是典型的柔性鉸鏈軸承。它可以將軸瓦設(shè)計為一體，簡化了裝配過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摩擦軸承的半速渦動，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的剛度很低。利用柔性鉸鏈還可設(shè)計具有2個轉(zhuǎn)動自由度的彈性萬向節(jié)，有結(jié)構(gòu)緊湊、傳動精密的特點。

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產(chǎn)生相對運動，見圖4。將其運用于由3個球和3個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，在小的運動范圍內(nèi)具有很高的分辨率。還可設(shè)計2個轉(zhuǎn)動自由度的柔 性鉸鏈調(diào)整機構(gòu)用于透鏡裝配。

如將來的光盤有更大的存儲密度和更高的讀取速度，光盤的轉(zhuǎn)速也應(yīng)隨之提高，則要求DVD／CD拾音頭的驅(qū)動有更大的加速度和 更好的線性度。利用柔性鉸鏈機構(gòu)可以很好地解決這些問題。德克薩斯大學(xué)設(shè)計的光刻對準臺中運用了柔 性鉸鏈四連桿作為調(diào)整機構(gòu)，見圖6。在距離中心10mm處施加一個4N的力可使安裝模板的平臺相對感光基底偏轉(zhuǎn)0.5mrad。有限元分析表明，當(dāng)傾斜角為0.38mrad時，模板的側(cè)向運動小于5nm。

測量和標定

近10年來出現(xiàn)了許多具有亞納米級靈敏度的線性位移測量傳感器。它們很多都使用了光學(xué)干涉儀， 然而，條紋細分是建立在理想形態(tài)干涉信號的基礎(chǔ)上的，實際的干涉條紋同理想形態(tài)還有差距。利用X射線干涉測量來線性內(nèi)插光學(xué)干涉儀的條紋可以準確地測量亞條紋級的位移。英國國家物理實驗所(NPL)的組合式光學(xué)和X射線干涉儀(COX1) 結(jié)合了光學(xué)干涉儀的大行程和x射線干涉儀的高分辨率，光學(xué)干涉儀以間隔為158.25nm的整數(shù) 條紋步進，X射線干涉儀以0.192nm的硅(200)晶格步進口。為了實現(xiàn)硅品薄片之間納米級運動，采用了柔性鉸 鏈平行四桿機構(gòu)傳遞反位移，見圖7。利用該儀器可對亞納米級靈 敏度的線性位移傳感器進行標定。

美國國家標準局設(shè)計了一體化的柔性鉸鏈機構(gòu)，以聯(lián)接X射線干涉儀和光學(xué)干涉儀。它采用3級杠桿，從驅(qū)動點到工作臺面的位移縮小比達到1000：1，由此降低了對驅(qū)動元件的要求，但柔性鉸鏈機構(gòu)較為復(fù)雜。他們還利用柔性鉸鏈在幾角秒的運動范圍內(nèi)達到1微角秒的調(diào)節(jié)精度。

為了加大X射線干涉儀的測量范圍，德國設(shè)計了對稱結(jié)構(gòu)的柔性鉸鏈傳動機構(gòu)，見圖8。該機構(gòu)消除了在主運動垂直方向上的干涉運動，測量范圍達到了200um。

柔性鉸鏈機構(gòu)傳動實現(xiàn)微小位移還可以對激光干涉測量和電容測量進行互相標定?

杠桿天平是簡單而古老的機械式測量儀器。等臂刀口式卡扛桿天平的分辨率可達到10^-10以上。國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10^-10。在真空中可達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)的測量。如圖9所示，被測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運動。