柔性铰链三维测头的设计及力学特性分析

西安工程大学学报J o u r n a l o f Xi’ a n Po l y t e c h n i c Un i v e r s i t y

第2 7卷第 2期(总1 2 0期 )文章编号： 1 6 7 4— 6 4 9 X( 2 O 1 3 ) O 2一 O 2 0 7一 O 4

2 0 1 3年 4月

Vo 1 . 2 7, No . 2 ( S u m. No . 1 2 0 )

柔性铰链三维测头的设计及力学特性分析张立新，田军委(西安工业大学机电工程学院，陕西西安 7 1 0 0 3 2 )

摘要：为了提高三维测头集成度和测量精度，设计了一种基于柔性铰链的整体式三维测头机构. 通过分析柔性铰链机构和其力学特性，建立了柔性铰链机构转角与受外力作用之间的关系.在计

算柔性铰链转角的基础上，给出了柔性铰链的弹性系数 k的数学表达式.由理论分析可知，测头受力 F和工作台位移呈线性关系，从理论上保证了测量精度 . 关键词：柔性铰链；三维测头；力学特性；弹性系数中图分类号： TH 1 1 2 . 5 文献标识码： A

0 引 言测头是坐标测量机的关键零部件之一，近年来三维测头因其测量参数全面，测量方式灵活的优点收到越来越多研究人员的关注.国内外许多研究人员致力于测头的应用以及新型测头和测头误差理论的研究，提出了各种三维测头结构，三维测头开始越来越多的应用于各种坐标测量设备中[ w] .在三维测头

体系中，整体式测头因其力学表现和理论模型更为接近、集成度高、精度高等优点逐渐成为三维测头的主

要发展方向【 8 - ] .本文在文献[ 9 - 1 2]的基础上设计了一种基于柔性铰链的整体式三维测头机构，并分析了其力学特性.

1 三维测头结构设计1 . 1导向机构设计

图 1为基于柔性铰链的三维测头系统铰链部分局部原理图.铰链 1为 X方向平动执行机构，铰链 2为 Z方向平动执行机构，铰链 3为 y方向平动执行机构 .由图 1可以看出，这种结构由 3组相互连接的平行四边形构成 .这种相互连接的平行四边形结构可以使测头在进行三维测量时确保测头部分做平行运动 .1 . 2 三维测头总体结构设计

柔性铰链的三维测头

总体结构如图 2所示.铰链 1为 X方向的平动执行机构，铰链 2为 Z方向平动执

行机构，铰链 3为 y方向平动执行机构 . 1 为测量 X方向平动执行机构位移的位移传感器， 2 为测量 Z方向平动执行机构的位移传感器， 3 为测量 y方向平动执行机构的位移传感器 .测头 4通过螺纹连接到导向机构上 .进行三维尺寸测量时，三维测头通过螺钉固定的三坐标测量机上，被测工件固定在工作台上.移动收稿日期： 2 0 1 2 0 4 - 1 9

基金项目：陕西省科技厅工业攻关项目( 2 O 1 O K0 8 - 1 6 )

通讯作者：张立新( 1 9 7 1 - ),男，陕西省乾县人，西安工业大学讲师，主要从事数控技术、微细加工技术等方面的研究. E .ma i l; l x z h a n g:@x a t u . e d u . c n

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库柔性铰链三维测头的设计及力学特性分析在线全文阅读。