[发明专利]一种全柔顺五杆机构的三稳态实现方法

摘要

本发明涉及一种全柔顺五杆机构的三稳态实现方法，其特征是本发明一种全柔顺五杆机构的三稳态实现方法，至少包括机架、主动杆、左连杆、右连杆、连架杆，及左下柔性铰链、左上柔性铰链、上柔性铰链、右上柔性铰链和右下柔性铰链；机架和主动杆以左下柔性铰链连接，主动杆和左连杆以左上柔性铰链连接，左连杆和右连杆以上柔性铰链连接，右连杆与连架杆以右上柔性铰链连接，连架杆与机架以右下柔性铰链连接。该全柔顺五杆三稳态机构结构简单、造价低廉、无摩擦、无磨损，可单片式加工，定位精确，可用于精密定位平台、多路光开关等设备中。

主权项

一种全柔顺五杆机构的三稳态实现方法，其特征是：该全柔顺五杆机构的三稳态实现方法，至少包括：机架( 1 )、主动杆( 2 )、左连杆( 3 )、右连杆( 4 )、连架杆( 5 )，及左下柔性铰链( 12 )、左上柔性铰链( 23 )、上柔性铰链( 34 )、右上柔性铰链( 45 )和右下柔性铰链( 51 )；机架( 1 )和主动杆( 2 )以左下柔性铰链( 12 )连接，主动杆( 2 )和左连杆( 3 )以左上柔性铰链( 23 )连接，左连杆( 3 )和右连杆( 4 )以上柔性铰链( 34 )连接，右连杆( 4 )与连架杆( 5 )以右上柔性铰链( 45 )连接，连架杆( 5 )与机架( 1 )以右下柔性铰链( 51 )连接；主动杆( 2 )与连架杆( 5 )的杆长度相等，主动杆( 2 )与机架( 1 )之间的初始角度和连架杆( 5 )与机架( 1 )之间的初始角度之和为180°，左连杆( 3 )与右连杆( 4 )的杆长度相等，左连杆( 3 )与机架( 1 )之间的初始角度和右连杆( 4 )与机架( 1 )之间的初始角度之和为180°；当机架( 1 )、主动杆( 2 )和左连杆( 3 )的杆长度满足137～147:146:81或127:110～126:81或127:140:81～147，左下柔性铰链（12）、左上柔性铰链（23）、上柔性铰链（34）、右上柔性铰链（45）和右下柔性铰链（51）的平面内弯曲刚度比值为1:20:40:20:1，并且主动杆( 2 )与机架( 1 )之间的初始角度为93°、左连杆( 3 )与机架(1 )之间的初始角度为5.4°时，全柔顺五杆机构有三个稳定平衡位置；在主动杆上施加逆时针方向的力矩时，主动杆向逆时针方向转动，左连杆、右连杆和连架杆随之转动，五个柔性铰链变形并储存弹性势能；五个柔性铰链中储存的弹性势能达到极大值，柔顺五杆机构处在一个不稳定平衡位置；主动杆继续向逆时针方向转动，弯曲刚度大的左上柔性铰链变形量减小并释放弹性势能，虽然柔性铰链仍有变形，但机构中存储的总弹性势能是局部极小值，全柔顺五杆机构到达第二稳定平衡位置；给主动杆上施加顺时针方向的转矩时，主动杆向顺时针方向转动，左连杆、右连杆和连架杆随之转动，五个柔性铰链变形并储存弹性势能，柔性铰链中储存的弹性势能达到极大值，柔顺五杆机构处在一个不稳定平衡位置；主动杆继续向顺时针方向转动，弯曲刚度大的右上柔性铰链释放弹性势能，虽然柔性铰链仍有变形，但机构中存储的总弹性势能是局部极小值，全柔顺五杆机构到达第三稳定平衡位置。