CN109015544A - 一种柔顺零刚度恒力作用平台 - Google Patents

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CN109015544A CN201811097286.4A CN201811097286A CN109015544A CN 109015544 A CN109015544 A CN 109015544A CN 201811097286 A CN201811097286 A CN 201811097286A CN 109015544 A CN109015544 A CN 109015544A
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李保坤
张�杰
张凯
刘向阳
张西洋
周慧
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Anhui University of Science and Technology
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25H—WORKSHOP EQUIPMENT, e.g. FOR MARKING-OUT WORK; STORAGE MEANS FOR WORKSHOPS
    • B25H1/00—Work benches; Portable stands or supports for positioning portable tools or work to be operated on thereby

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Prostheses (AREA)

Abstract

本发明属于柔顺机构领域，涉及一种柔顺零刚度恒力作用平台，其特征在于顶板、倾斜直梁、正刚度装置上开螺纹孔，用螺纹柱锁住顶板、倾斜直梁、正刚度机构，再将螺纹柱将底板、倾斜直梁、质量块连接起来，组合成柔顺恒力装置，柔顺恒力装置顶板受到外力时，倾斜直梁和正刚度机构产生恒定的反支撑力，实现一段位移内对物体的力是恒定的，该装置通过一个平行四边形的机制连接到夹具的末端执行器上的，它保证了钳口保持平行。该柔顺恒力机构具有零件数目少、结构简单、造价低廉、使用可靠等特点，可用于缓冲吸震装置和夹具的末端执行器上的，同样也可用在家电、交通、建筑、冶金等其他领域中需要恒力的机械产品中。

Description

一种柔顺零刚度恒力作用平台
技术领域
本发明属于柔顺机构领域，具体来说涉及一种柔顺零刚度恒力作用平台。
背景技术
柔顺零刚度恒力作用平台在一个较大的运动输入范围内其输出端产生的反作用力是保持不变的。现在的恒力作用平台几乎都是刚性恒力平台，刚性恒力平台都是通过组合线性弹簧作用不同方位上，或者改变线性弹簧弹性形变量，但是受刚性恒力平台的复杂性和重量的限制，一般刚性恒力平台适用于大型的支架与吊架等大型工程领域，而在常见的一些领域却非常罕见，比如缓冲吸震装置和夹具的末端执行器均未考虑柔顺零刚度恒力作用平台的应用，使用刚性恒力平台不仅仅对被测物体伤害极大，而且对刚性恒力平台使用寿命差生极大的威胁。严重的降低了恒力平台的实用性和经济性。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单，造价低廉，稳定性好的柔顺零刚度恒力作用平台，该平台可以在一定的位移范围内实现恒定的力输出。
为实现上述目的，本发明提供了一种柔顺零刚度恒力作用平台，包括正刚度机构(2)，底板(3)，倾斜直梁(4)，顶板(6)，所述正刚度机构(2)上下两端螺纹孔(7)分别通过螺纹柱(5)固定与倾斜直梁(4)中间螺纹孔和底板(3)螺纹孔，所述顶板(6)螺纹孔通过螺纹柱固定在倾斜直梁(4)上端，所述质量块(1)上下两端分别通过螺纹柱(5)与倾斜直梁(4)端部螺纹孔(7)和底板(3)端部固定。
作为本发明的优选技术方案，所述正刚度机构(2)，倾斜直梁(4)，顶板(6)均由柔性材料制造，在平台受力过程中发生弯曲变形，质量块(1)，底板(3)，螺纹柱(5)由不锈钢材料制造，在平台受力过程中不会发生弯曲变形。
作为本发明的优选技术方案，所述倾斜直梁(4)与正刚度机构(2)在垂直平面上平行，三个倾斜直梁(4)、三个正刚度机构(2)互成60度。
作为本发明的优选技术方案，所述正刚度机构(2)上下两端的厚度等于倾斜直梁(4)中间钳口的长度，倾斜直梁(4)的长度等于底板(3)的边长，
作为本发明的优选技术方案，所述质量块(1)的高度等于正刚度机构(2)的高度，质量块(1)的宽度略大于两个互成60度倾斜直梁(4)的斜边。
作为本发明的优选技术方案，所述的平台输出恒定的力大小与倾斜直梁(4)倾角和正刚度机构(2)长度有关，倾角小，输出恒定的力大，倾角大，输出恒定的力小；长度长，输出恒定的力大，长度短，输出恒定的力小。
作为本发明的优选技术方案，所述正刚度机构(2)竖直方向梁的壁厚与水平方向梁的壁厚之比大于20:1。
本发明具有的有益效果为：通过顶板的三角结构，有助于实现与其他物体更好的接触，通过倾斜直梁倾斜角较小，有助于实现与正刚度机构结构紧凑，通过螺纹柱将顶板、倾斜直梁、正刚度机构连接，有助于在一定位移范围内输出恒定的力来反馈其他物体，且平台运动时将外力做的功储存在柔性部件中，当有变形的柔性件恢复原形时会将储存的能量全部释放，能量损失极小。
附图说明
下面结合附图详细说明本发明一种柔顺零刚度恒力作用平台的优选实施方式。
图1为本发明的正面结构示意图。
图2为本发明的局部结构示意图。
图3为本发明的上面结构示意图。
图4为本发明的工作示意图。
图中：1、质量块；2、正刚度机构；3、底板；4、柔性倾斜直梁；5、螺纹柱；6、顶板；7、钳口。
具体实施方式
为了是本发明的目的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步说明。应当理解，此处所述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。
请参阅图1、图2、图3、图4。
图1为本发明的正面结构示意图。
图2为本发明的局部结构示意图。
图3为本发明的上面结构示意图。
图4为本发明的工作示意图。
包括正刚度机构(2)，底板(3)，倾斜直梁(4)，顶板(6)，所述正刚度机构(2)上下两端螺纹孔(7)分别通过螺纹柱(5)固定与倾斜直梁(4)中间螺纹孔和底板(3)螺纹孔，所述顶板(6)螺纹孔通过螺纹柱固定在倾斜直梁(4)上端，所述质量块(1)上下两端分别通过螺纹柱(5)与倾斜直梁(4)端部螺纹孔(7)和底板(3)端部固定。
所述正刚度机构(2)，倾斜直梁(4)，顶板(6)均由柔性材料制造，在平台受力过程中发生弯曲变形，质量块(1)，底板(3)，螺纹柱(5)由不锈钢材料制造，在平台受力过程中不会发生弯曲变形。
所述倾斜直梁(4)与正刚度机构(2)在垂直平面上平行，三个倾斜直梁(4)、三个正刚度机构(2)互成60度。
所述正刚度机构(2)上下两端的厚度等于倾斜直梁(4)中间钳口的长度，倾斜直梁(4)的长度等于底板(3)的边长。
所述质量块(1)的高度等于正刚度机构(2)的高度，质量块(1)的宽度略大于两个互成60度倾斜直梁(4)的斜边。
所述的平台输出恒定的力大小与倾斜直梁(4)倾角和正刚度机构(2)长度有关，倾角小，输出恒定的力大，倾角大，输出恒定的力小；长度长，输出恒定的力大，长度短，输出恒定的力小。
所述正刚度机构(2)竖直方向梁的壁厚与水平方向梁的壁厚之比大于20:1。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种柔顺零刚度恒力作用平台，其特征在于：所述一种柔顺零刚度恒力作用平台包括正刚度机构(2)，底板(3)，倾斜直梁(4)，顶板(6)，所述正刚度机构(2)上下两端螺纹孔(7)分别通过螺纹柱(5)固定与倾斜直梁(4)中间螺纹孔和底板(3)螺纹孔，所述顶板(6)螺纹孔通过螺纹柱固定在倾斜直梁(4)上端，所述质量块(1)上下两端分别通过螺纹柱(5)与倾斜直梁(4)端部螺纹孔(7)和底板(3)端部固定。
2.根据权利要求1所述的一种柔顺零刚度恒力作用平台，其特征在于：所述正刚度机构(2)，倾斜直梁(4)，顶板(6)均由柔性材料制造，在装置受力过程中发生弯曲变形，质量块(1)，底板(3)，螺纹柱(5)由不锈钢材料制造，平台受力过程中不会发生弯曲变形。
3.根据权利要求1所述的一种柔顺零刚度恒力作用平台，其特征在于：所述倾斜直梁(4)与正刚度机构(2)。
4.在垂直平面上平行，三个倾斜直梁(4)、三个正刚度机构(2)互成60度。
5.根据权利要求1所述的一种柔顺零刚度恒力作用平台，其特征在于：所述正刚度机构(2)上下两端的厚度等于倾斜直梁(4)中间钳口的长度，倾斜直梁(4)的长度等于底板(3)的边长。
6.根据权利要求1所述的一种柔顺零刚度恒力作用平台，其特征在于：所述质量块(1)的高度等于正刚度机构(2)的高度，质量块(1)的宽度略大于两个互成60度倾斜直梁(4)的斜边。
7.根据权利要求1所述的一种柔顺零刚度恒力作用平台，其特征在于：所述的装置输出恒力大小与倾斜直梁(4)倾角和正刚度机构(2)长度有关，倾角小，输出恒定的力大，倾角大，输出恒定的力小；长度长，输出恒定的力大，长度短，输出恒定的力小。
8.根据权利要求1所述的一种柔顺零刚度恒力作用平台，其特征在于：所述正刚度机构(2)竖直方向梁的壁厚与水平方向梁的壁厚之比大于20:1。
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