Cartwheel柔性铰链

高精度零摩擦

针对空间柔顺机构中非共线节点连接问题，提出基于泰勒级数展开的传递矩阵公式，实现运动静力学与动力学的统一建模。

Yuan, Lei · Tingjun, Zeng · 凌明祥 · Lai, Jianhao · 李海 · 张宪民

Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science 2026

技术优势

统一运动静力学与动力学

三种基于矩阵的方法通过程式化分析流程同时获得柔度、旋转精度、固有频率和动柔度矩阵的闭式方程，避免分别建模的繁琐。

动柔度解析解

对柔性铰链的动柔度矩阵提供闭式表达式，揭示其动力学特性，这是以往研究较少涉及的。

非共线节点精确连接

新传递矩阵公式基于 Bernoulli-Euler 和 Timoshenko 梁理论的泰勒级数展开，能准确处理空间柔顺梁的非共线端节点，避免复杂不规则连接带来的误差。

应用场景

• 精密定位机构：直接集成到柔顺机构设计中，消除摩擦和迟滞，实现高精度定位。
• 微纳操作：利用柔性铰链的无摩擦变形传递运动，适用于微纳尺度精细操作。
• 精密仪器：作为精密仪器中的无间隙转动关节，保证运动传递的准确性和重复性。
• 航天指向机构：提供零摩擦、无磨损的转动导向，满足航天指向机构的高可靠长寿命要求。