CN113101987A - 一种用于微流体贮供装置的柔顺机构 - Google Patents

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Abstract

本发明属于微流体贮供技术领域，提供了一种用于微流体贮供装置的柔顺机构，包括中部支撑、侧部固定支撑、底部固定支撑，负刚度梁和正刚度梁；所述负刚度梁一端和侧部固定支撑做固定连接或整体加工，一端和中部支撑做固定连接或整体加工；所述正刚度梁一端和中部支撑做固定连接或整体加工，一端和底部固定支撑做固定连接或整体加工；通过优化计算，该机构具备满足设计需求的负刚度特性，作为微流体介质贮供装置的力源机构，不仅可以减小贮供装置的体积和质量，而且可以解决以往贮供装置输出压力不稳定的难题。

Description

一种用于微流体贮供装置的柔顺机构
技术领域
本发明属于微流体贮供技术领域，具体涉及一种用于微流体贮供装置的柔顺机构。
背景技术
微流体介质贮供装置广泛应用在微流控系统中，起到贮存和向后端流量控制装置供给流体介质的作用。贮供装置包括贮存组件和力源机构两部分，工作时力源机构会将储存贮存组件中的流体介质排出。目前已有贮供装置使用的力源机构有恒力弹簧、刚性曲柄滑块机构等，这些力源机构使得贮供装置的体积和重量都较大，而且无法保证贮供装置的输出压力保持恒定，这将给后端流量控制装置的设计带来很大的困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于微流体贮供装置的柔顺机构，作为其力源机构，以解决上述问题。
本发明的技术方案：
一种用于微流体贮供装置的柔顺机构，基于正负刚度叠加理论，包括中部支撑1、负刚度梁2、侧部固定支撑3、正刚度梁4和底部固定支撑5；
负刚度梁2的一端和侧部固定支撑3固定连接或整体加工，其另一端和中部支撑1固定连接或整体加工；侧部固定支撑3是大刚度的长方体结构，其上开有通孔，用于和贮供装置上相应固定部件通过螺栓连接；正刚度梁4一端和中部支撑1固定连接或整体加工，其另一端和底部固定支撑5固定连接或整体加工；底部固定支撑5为大刚度的长方体结构，并带有一段圆柱形的凸台，用于和贮供装置上相应固定部件通过配合连接；中部支撑1结构包括三段大刚度的长方体结构，上部为力输出端，和贮供装置的贮存组件相连接，中部和负刚度梁一端连接，下部和正刚度梁连接。
负刚度梁2为固定-导向梁或具有负刚度特性的柔顺梁，负刚度梁2是一根直梁，和侧部固定支撑3之间的所夹锐角为55°～85°；
正刚度梁4为平面弹簧梁或具有正刚度特性的柔顺梁，正刚度梁4由多段相同的圆弧梁和直梁组成，两直梁之间用一段圆弧梁连接，且连接处相切，直梁倾斜角度为5°～25°。
中部支撑1两侧的负刚度梁2和正刚度梁4相对于中部支撑对称布置；负刚度梁2的个数大于等于4；正刚度梁4的个数大于等于2。
底部固定支撑5的凸台上开有盲孔，用于安装调节螺栓，以调节平面弹簧梁的预压缩量。
负刚度梁2和正刚度梁4采用的是可变形的柔性材料。
与现有的技术相比，本发明有以下技术效果：(1)本发明为柔顺机构，是一个整体机构，无可动连接部件，工作时无振动、无摩擦，可以提高贮供装置的稳定性和可靠性。(2)本发明具有负刚度特性，结合贮存组件的正刚度特性，可保证贮供装置的输出压力几乎恒定。(3)本发明体积小、质量轻，可以减少贮供装置的体积和重量。
附图说明
图1是本发明实施例1的结构示意图。
图中：1中部支撑；2负刚度梁；3侧部固定支撑；4正刚度梁；5底部固定支撑。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行进一步的详细说明。显然，这里描述的具体实施例仅是用以解释本发明，并不用于限定本发明，基于本发明中的实施例，本领域内的普通技术人员在没有创造性的劳动前提下所获得的其他所有实施例，均属于本发明保护范围。
如图1所示，一种用于微流体贮供装置的柔顺机构，包括中部支撑、负刚度梁、侧部固定支撑、正刚度梁、底部固定支撑；
负刚度梁一端和侧部固定支撑做整体加工，其另一端和中部支撑1做整体加工；侧部固定支撑是大刚度的长方体结构，其上开有通孔，用于和贮供装置上相应固定部件通过螺栓连接；正刚度梁一端和中部支撑做整体加工，另一端和底部固定支撑做整体加工；底部固定支撑为大刚度的长方体结构，并带有一段圆柱形的凸台，用于和贮供装置上相应固定部件通过配合连接。中部支撑结构包括三段大刚度的长方体结构，上部为力输出端，和贮供装置的贮存组件相连接，中部和负刚度梁一端连接，下部和正刚度梁连接。
负刚度梁采用了固定-导向梁，是一根直梁，和侧部固定支撑之间的所夹锐角为72°；
正刚度梁采用了平面弹簧梁，由6段相同的直梁和5段相同的圆弧梁组成，每两直梁之间用一段圆弧梁连接，且连接处相切，直梁倾斜角度为20°。
中部支撑两侧的负刚度梁和正刚度梁相对于中部支撑对称布置；正刚度梁的个数为4；负刚度梁的个数为2。
底部固定支撑上有螺纹盲孔，用于安装调节螺栓，以调节平面弹簧梁的预压缩量。
负刚度梁和正刚度梁的尺寸参数都是根据机构的目标位移-载荷特性，通过优化程序计算得出。
柔顺机构所使用的材料是PC-ABS，利用CNC一体化加工成型。
本领域的技术人员容易理解，上述实施例仅是本发明的最佳实施例之一，并不用以限制本发明，凡在本发明精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于微流体贮供装置的柔顺机构，其特征在于，该柔顺机构基于正负刚度叠加理论，包括中部支撑(1)、负刚度梁(2)、侧部固定支撑(3)、正刚度梁(4)和底部固定支撑(5)；
负刚度梁(2)的一端和侧部固定支撑(3)固定连接或整体加工，其另一端和中部支撑(1)固定连接或整体加工；侧部固定支撑(3)是大刚度的长方体结构，其上开有通孔，用于和贮供装置上相应固定部件通过螺栓连接；正刚度梁(4)一端和中部支撑(1)固定连接或整体加工，其另一端和底部固定支撑(5)固定连接或整体加工；底部固定支撑(5)为大刚度的长方体结构，并带有一段圆柱形的凸台，用于和贮供装置上相应固定部件通过配合连接；中部支撑(1)结构包括三段大刚度的长方体结构，上部为力输出端，和贮供装置的贮存组件相连接，中部和负刚度梁一端连接，下部和正刚度梁连接。
2.根据权利要求1所述的用于微流体贮供装置的柔顺机构，其特征在于，所述的负刚度梁(2)为固定-导向梁或具有负刚度特性的柔顺梁，负刚度梁(2)是一根直梁，和侧部固定支撑(3)之间的所夹锐角为55°～85°。
3.根据权利要求1或2所述的用于微流体贮供装置的柔顺机构，其特征在于，所述的正刚度梁(4)为平面弹簧梁或具有正刚度特性的柔顺梁，正刚度梁(4)由多段相同的圆弧梁和直梁组成，两直梁之间用一段圆弧梁连接，且连接处相切，直梁倾斜角度为5°～25°。
4.根据权利要求1或2所述的用于微流体贮供装置的柔顺机构，其特征在于，所述的中部支撑(1)两侧的负刚度梁(2)和正刚度梁(4)相对于中部支撑对称布置；负刚度梁(2)的个数大于等于4；正刚度梁(4)的个数大于等于2。
5.根据权利要求3所述的用于微流体贮供装置的柔顺机构，其特征在于，所述的中部支撑(1)两侧的负刚度梁(2)和正刚度梁(4)相对于中部支撑对称布置；负刚度梁(2)的个数大于等于4；正刚度梁(4)的个数大于等于2。
6.根据权利要求1、2或5所述的用于微流体贮供装置的柔顺机构，其特征在于，所述的底部固定支撑(5)的凸台上开有盲孔，用于安装调节螺栓，以调节平面弹簧梁的预压缩量。
7.根据权利要求3所述的用于微流体贮供装置的柔顺机构，其特征在于，所述的底部固定支撑(5)的凸台上开有盲孔，用于安装调节螺栓，以调节平面弹簧梁的预压缩量。
8.根据权利要求4所述的用于微流体贮供装置的柔顺机构，其特征在于，所述的底部固定支撑(5)的凸台上开有盲孔，用于安装调节螺栓，以调节平面弹簧梁的预压缩量。
9.根据权利要求1、2、5、7或8所述的用于微流体贮供装置的柔顺机构，其特征在于，所述的负刚度梁(2)和正刚度梁(4)采用的是可变形的柔性材料。
10.根据权利要求6所述的用于微流体贮供装置的柔顺机构，其特征在于，所述的负刚度梁(2)和正刚度梁(4)采用的是可变形的柔性材料。
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