CN108593059B - 一种多梁式结构弹性元件 - Google Patents

Abstract

本发明及一种多梁式结构弹性元件，包括：固定体、受力体、弹性梁和悬浮体，固定体、受力体、弹性梁和悬浮体均为长方体，固定体与受力体右侧壁上下两端均垂直设置有弹性梁，弹性梁另一端垂直设置在悬浮体左侧壁四角处，固定体与受力体之间设置有间隙。本发明固定端固定不动，载荷力作用于自由加力端时，自由加力端相对于固定端做纵向运动，并产生纵向位移。其连体端处于自由状态，这样，就能保证载荷点在各种载荷位移下，其位移轨迹在同一轴线上。同时，其载荷点在两个端头上的任意位置移动都不会影响应变梁的应变状态，这种结构具有极佳的抗偏载能力，同时，在大的应变位移情况下，具有良好的弹性。

Description

一种多梁式结构弹性元件

技术领域

本发明涉及测力或称重传感器的弹性元件，尤其涉及一种多梁式结构弹性元件。

背景技术

目前电阻应变式结构形式按敏感元件变形形式可分为拉压式、弯曲式、剪切式。弯曲式传感器主要有扁环式、弓形、悬臂梁式，特别是八十年代形成批量规模生产的S型与平行梁式结构。

双孔平行梁式结构与双梁式结构都是测力元件常用的结构，性能比较好，但他们载荷作用点在不同的载荷下相对于原始点会有不同的微小位移，另外，他们的应变位移量也比较小，这在某些特殊的应用场合无法使用。

处于以上考虑，发明人在设计特殊的力传感器过程中，对各种力传感器弹性体进行选择分析，特别对其中性能比较好的罗伯瓦尔机构进行了较深入的研究，发现其在自由加力端施以一定力时，自由加力端相对于固定端会产生一个微小的水平位移，这个小微移在一般的使用中，对测力元件的影响并不大，但在高精度测量中，其影响却不可忽略的，在发明人设计的系统中也是不允许的。

现有的结构只能利用金属进行加工，在高精度、高分辨率的应用中需要使用更高精度、更高稳定性的力转换元件，比如，石英材料就无法加工，另外对于高稳定的电感式位移元件、振弦式测力元件就无法应用，这是因为原有的双孔平行梁式结构、双梁式结构的自由加力端相对于固定端只能产生较小的纵向微位移，产生较大的横向位移，这种一小一大的位移，使其无法与电感式位移元件、振弦式测力元件及石英弹性元件组合使用。

发明内容

本发明克服了上述现有技术的不足，提供了一种多梁式结构弹性元件。

发明技术方案：

一种多梁式结构弹性元件，包括：固定体、受力体、弹性梁和悬浮体，

所述固定体、受力体、弹性梁和悬浮体均为长方体，固定体与受力体右侧壁上下两端均垂直设置有弹性梁，弹性梁另一端垂直设置在悬浮体左侧壁四角处；

所述固定体与受力体之间设置有间隙。

进一步，所述弹性梁内侧壁设置有弧形面。

进一步，所述弹性梁内侧壁中心位置设置有弹性梁硬体，弹性梁硬体两侧的弹性梁上均开有U型槽，U型槽位置为应变梁应变区。

进一步，所述固定体与受力体右侧壁中部均垂直设置有弹性梁，弹性梁另一端垂直设置在悬浮体中部。

进一步，所述固定体下端与受力体上端均垂直设置有固支平台，受力体上的固支平台中心位置设置有平台。

一种多梁式结构弹性元件，包括：一号弹性体、二号弹性体和连接梁，

所述一号弹性体与二号弹性体结构相同，一号弹性体与二号弹性体通过连接梁相连；

所述一号弹性体包括：固定体、受力体、弹性梁、悬浮体和固支平台，固定体、受力体、弹性梁和悬浮体均为长方体，固定体与受力体右侧壁上下两端均垂直设置有弹性梁，弹性梁另一端垂直设置在悬浮体左侧壁四角处，所述固定体与受力体之间设置有间隙；

所述弹性梁内侧壁中心位置设置有弹性梁硬体，弹性梁硬体两侧的弹性梁上均开有U型槽，U型槽位置为应变梁应变区；

所述固定体下端与受力体上端均垂直设置有固支平台，一号弹性体的固定体上的固支平台通过连接梁与二号弹性体的固定体上的固支平台相连，一号弹性体的受力体上的固支平台通过连接梁与二号弹性体的受力体上的固支平台相连。

本发明对于现有技术具有以下有益效果：本发明一端为一体形成自由端即悬浮体，另一端的两个端头作为两个载荷点，其一载荷点是固定端即固定体，另一载荷点是自由加力端即受力体，固定端固定不动，载荷力作用于自由加力端时，自由加力端相对于固定端做纵向运动，并产生纵向位移。其连体端处于自由状态，这样，就能保证载荷点在各种载荷位移下，其位移轨迹在同一轴线上。同时，其载荷点在两个端头上的任意位置移动都不会影响应变梁的应变状态，这种结构具有极佳的抗偏载能力，同时，在大的应变位移情况下，具有良好的弹性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是实施例二的结构示意图；

图3是实施例三的结构示意图；

图4是实施例四的结构示意图；

图5是实施例五的结构示意图；

图6是实施例六的结构示意图；

图7是图1受力示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明进行详细说明。

实施例一：一种多梁式结构弹性元件，包括：固定体1、受力体2、弹性梁3和悬浮体6，

所述固定体1、受力体2、弹性梁3和悬浮体6均为长方体，固定体1与受力体2右侧壁上下两端均垂直设置有弹性梁3，弹性梁3另一端垂直设置在悬浮体6左侧壁四角处；

所述固定体1与受力体2之间设置有间隙，间隙可以是平直的，也可以是其他形状的，比如圆弧形等。

实施例二：所述弹性梁3内侧壁设置有弧形面。

实施例三：所述弹性梁3内侧壁中心位置设置有弹性梁硬体5，弹性梁硬体5两侧的弹性梁3上均开有U型槽，U型槽位置为应变梁应变区4，如此设置，固定体1固定弹性元件的，受力体2即自由加力端是附加外力的，弹性梁3上的应变梁应变区4与弹性梁硬体5组成，在受力体2受外力的作用时，弹性梁硬体5不产生形变，应变梁应变区4产生微应变，弹性梁硬体5的作用是为了使整个梁的应变能够集中于应变梁应变区4，提高应变区的应变量，同时，在空间允许的情况下，增加弹性梁硬体5的长度，相应也增加了受力体与固定体的纵向位移量，如果用作力传感器的弹性体时，可以在应变梁应变区4的位置粘贴应变片。

实施例四：所述固定体1与受力体2右侧壁中部均垂直设置有弹性梁3，弹性梁3另一端垂直设置在悬浮体6中部，如果需要还可以在上下两层弹性梁3的中间位置增加多层梁。

实施例五：所述固定体1下端与受力体2上端均垂直设置有固支平台7，受力体2上的固支平台7中心位置设置有平台8，固定体1延伸出固支平台7用于把整个弹性体与产品的机体固定；受力体2延伸出带有平台8，用于产品受力端的安装，在此可以看出固支平台7与带有平台8是同心的，固支平台7与平台8在多大外力下都是完全同心不会产生横向偏移，平台8根据实际情况具体设计其形状。

实施例六：一种多梁式结构弹性元件，包括：一号弹性体、二号弹性体和连接梁9，

所述一号弹性体与二号弹性体结构相同，一号弹性体与二号弹性体通过连接梁9相连，这样可以使延弹性体长度方向的抗偏载能力增加一倍；

所述一号弹性体包括：固定体1、受力体2、弹性梁3、悬浮体6和固支平台7，固定体1、受力体2、弹性梁3和悬浮体6均为长方体，固定体1与受力体2右侧壁上下两端均垂直设置有弹性梁3，弹性梁3另一端垂直设置在悬浮体6左侧壁四角处，所述固定体1与受力体2之间设置有间隙；

所述弹性梁3内侧壁中心位置设置有弹性梁硬体5，弹性梁硬体5两侧的弹性梁3上均开有U型槽，U型槽位置为应变梁应变区4；

所述固定体1下端与受力体2上端均垂直设置有固支平台7，一号弹性体的固定体1上的固支平台7通过连接梁9与二号弹性体的固定体1上的固支平台7相连，一号弹性体的受力体2上的固支平台7通过连接梁9与二号弹性体的受力体2上的固支平台7相连，相当于双弹性体结构，由两个弹性体对称在一起，其中，一号弹性体与二号弹性体的固定体1的固支平台7用于把整个弹性体与产品的机体固定；一号弹性体与二号弹性体的受力体2的固支平台7，用于产品受力端的安装，在此可以看出两个固支平台7是平行相向运动的，理论上固支平台7在多大外力下都是完全平行的不会产生横向偏移。

Claims (5)

1.一种多梁式结构弹性元件，包括：固定体(1)、受力体(2)、弹性梁(3)和悬浮体(6)，其特征在于，

所述固定体(1)、受力体(2)、弹性梁(3)和悬浮体(6)均为长方体，固定体(1)与受力体(2)右侧壁上下两端均垂直设置有弹性梁(3)，弹性梁(3)另一端垂直设置在悬浮体(6)左侧壁四角处；

所述固定体(1)与受力体(2)之间设置有间隙；

所述固定体(1)下端与受力体(2)上端均垂直设置有固支平台(7)，受力体(2)上的固支平台(7)中心位置设置有平台(8)。

2.根据权利要求1所述的一种多梁式结构弹性元件，其特征在于，所述弹性梁(3)内侧壁设置有弧形面。

3.根据权利要求1所述的一种多梁式结构弹性元件，其特征在于，所述弹性梁(3)内侧壁中心位置设置有弹性梁硬体(5)，弹性梁硬体(5)两侧的弹性梁(3)上均开有U型槽，U型槽位置为应变梁应变区(4)。

4.根据权利要求1所述的一种多梁式结构弹性元件，其特征在于，所述固定体(1)与受力体(2)右侧壁中部均垂直设置有弹性梁(3)，弹性梁(3)另一端垂直设置在悬浮体(6)中部。

5.一种多梁式结构弹性元件，包括：一号弹性体、二号弹性体和连接梁(9)，其特征在于，

所述一号弹性体与二号弹性体结构相同，一号弹性体与二号弹性体通过连接梁(9)相连；

所述一号弹性体包括：固定体(1)、受力体(2)、弹性梁(3)、悬浮体(6)和固支平台(7)，固定体(1)、受力体(2)、弹性梁(3)和悬浮体(6)均为长方体，固定体(1)与受力体(2)右侧壁上下两端均垂直设置有弹性梁(3)，弹性梁(3)另一端垂直设置在悬浮体(6)左侧壁四角处，所述固定体(1)与受力体(2)之间设置有间隙；

所述弹性梁(3)内侧壁中心位置设置有弹性梁硬体(5)，弹性梁硬体(5)两侧的弹性梁(3)上均开有U型槽，U型槽位置为应变梁应变区(4)；

所述固定体(1)下端与受力体(2)上端均垂直设置有固支平台(7)，一号弹性体的固定体(1)上的固支平台(7)通过连接梁(9)与二号弹性体的固定体(1)上的固支平台(7)相连，一号弹性体的受力体(2)上的固支平台(7)通过连接梁(9)与二号弹性体的受力体(2)上的固支平台(7)相连。