.png){kind=icon}
返回
A straw-inspired statically balanced compliant torque coupling
.png){kind=icon}
PRE
AI
DOI：10.5194/ms-16-831-2025.png)
.png){kind=icon}
原文求助.png){kind=icon}
分享.png){kind=icon}
收藏
摘要
En 中文
静态平衡柔性机构（SBCMs）无需外力及能量输入即可始终保持平衡，能够实现精确的力和位移传递，在工程领域得到广泛应用。然而，通过中性稳定性实现高效率扭矩和旋转传递的结构设计尚不成熟。本文受弯管在弯曲状态下方位稳定性的启发，提出了一种由串联截锥壳体构成的静态平衡柔性扭矩耦合机构（SBCTC）。基于放大版弯管原型进行的数值模拟研究显示，对于外径相同的SBCTC，更大的底角和更大的径向差更有利于实现原始伸展态和弯曲态的双稳态。基于数值结果的几何特征，构建了一个简化梁模型以精确预测弯曲状态，实现了可编程SBCTC设计。随后，通过数值模拟分析了扭转作用下的弯曲SBCTC，揭示所有材料单元沿截锥壳体的封闭圆周路径经历周期性变形。同时，材料单元间的应变能相互补偿与协调，从而在扭转过程中保持总应变能恒定且整体几何形状不变。随后采用高精度CT扫描技术对物理样机进行测试，定量验证了数值结果和形状保持性。最后，搭建了专用测试平台以测试不同载荷下SBCTC的扭矩传递能力及限制。结果表明，该SBCTC在弯曲超过90度时仍能保持超过75%的传递效率，显著优于现有工业柔性联轴器。
Keyword:
Statically balanced compliant mechanisms
Torque coupling
Neutral stability
Bistability
Frustum shells
期刊
IF:
1.5
论文数:
81
被引数:
731
机构
引用论文
Overcurvature induced multistability of linked conical frusta: how a ‘bendy straw’ holds its shape.png)
Soft Matter
OAAI
Soft MatterIF0
OAAI分享收藏分享收藏分享收藏
查看更多内容