[發明專利]一種柔順滑塊常力機構實驗裝置

無效

• 申請號: 200910089836.2
• 申請日: 2009-07-24
• 公開（公告）號: CN101614613A
• 公開（公告）日: 2009-12-30
• 發明（設計）人: 張志丹;余躍慶
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司
• 代理人: 張 慧

技術領域

本發明涉及一種實驗裝置，具體為一種滑塊常力機構實驗裝置。

背景技術

柔順機構是一種利用機構構件自身的柔性變形來完成運動和力的傳遞及轉換的新型機構。它不像傳統剛性機構那樣靠運動副來實現全部運動和功能，而主要是靠機構中的柔性構件的變形來實現機構的主要運動和功能，它同樣也能實現運動、力和能量的傳遞和轉換。與傳統機械系統或機構的剛性構件相比，柔順機構具有很多優點，從而引起了廣泛的關注，成為機構學界研究領域的新熱點。從20世紀80年代后期開始，柔順機構就開始引起了機械科學家和工程師們的高度重視，其研究成果已經在一些日常和有要求特殊的行業上開始應用，如：日常用品、自行車、汽車、精密測量儀器等，尤其是在輕型、微型化領域有著廣泛的應用前景，比如，在微機電系統(MEMS)中，柔順機構有著巨大的優勢和潛力，它可以較大地提高MEMS中機械部分的尺寸微小化程度和機構的工作性能，從而大大促進MEMS領域的發展。

常力機構是指在一個較大的輸入運動范圍內其輸出端產生的反力是不變的機構。人們已經設計出了剛性常力機構，常力彈簧等。近年來，人們又提出了柔順常力機構。常力機構可用于許多應用場合，例如：抓持不同尺寸精密部件的抓持裝置；在任何零件公差情況下可保持常接觸力的電子連接器；在被磨損表面上都需要保持常接觸力的磨損檢測儀器等。

目前，由于柔順機構為機構學的新領域，對柔順機構以及柔順常力機構的實驗及研究裝置，還未見報道。

發明內容

為了驗證柔順常力機構，以及進一步深入探索柔順常力機構的動力學特性和規律，本發明提供了一種進行柔順常力機構實驗的裝置，并設計了一種驅動裝置，而且能夠方便實現滑塊的移動位移及移動速度，以及可以實現柔順滑塊常力機構不同初試位置的實驗要求。

為了實現上述目的，本發明采取了如下技術方案。包括兩組對心曲柄滑塊機構、伺服電機和壓力傳感器；兩組對心曲柄滑塊機構中的一組為柔順滑塊常力機構，另一組為剛性的曲柄滑塊機構。所述柔順滑塊常力機構包括剛性桿、柔順桿、第一滑塊，剛性桿的左端與固定端鉸接，右端與柔順桿的左端固連，柔順桿的右端與第一滑塊鉸接。所述剛性的曲柄滑塊機構包括第二滑塊、剛性連桿和圓盤；第二滑塊與第一滑塊通過壓力傳感器連接，剛性連桿的左端與第二滑塊鉸接，右端與圓盤鉸接，伺服電機與圓盤的中心固接在一起，帶動圓盤旋轉。剛性桿的左端與固定端的鉸接心、柔順桿與第一滑塊的連接點、第二滑塊與剛性連桿的連接點、以及圓盤的中心四點在同一水平線上。

本發明的有益效果是，在實驗測試過程中，為被測物提供被動的受力，并且可以實現被測物在要求的不同輸入范圍內，不同運動速度，不同初始角度下運動。新的連接方式，為實驗結果更為精確提供保障。該套機構結構簡單，操作容易，成本低。

附圖說明

圖1本發明的結構示意圖

圖中：1、剛性桿，2、柔順桿(彈簧鋼65Mn)，3、第一滑塊，4、壓力傳感器，5、第二滑塊，6、剛性連桿，7、圓盤，8、伺服電機。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明：

本實施例包括兩組對心曲柄滑塊機構、電機和壓力傳感器。兩組對心曲柄滑塊機構中的一組為剛性的曲柄滑塊機構，其為實驗提供力和運動；另一組為柔順滑塊常力機構，用于壓力的測量。該機構可以通過改變電機的轉速，圓盤曲柄的長短，柔順滑塊常力機構中剛性曲柄的初試角，實現柔順滑塊常力機構不同運動速度，不同運動位移，不同初試角三種情況下的實驗研究。下面對其進行詳細說明。

如圖1所示，本實施例中的柔順滑塊常力機構包括剛性桿1、柔順桿2和第一滑塊3。其中：剛性桿1的左端與固定端是通過鉸鏈連接，可以旋轉。剛性桿1的右端與柔順桿2的左端是固定連接在一起的，兩桿之間不可以旋轉。柔順桿2的右端與第一滑塊3是通過鉸鏈連接，可以旋轉，這樣可以避免力的測量過程中產生側向力，進一步保證實驗結果的精確性。剛性的曲柄滑塊機構包括第二滑塊5、剛性連桿6和圓盤7。其中，第二滑塊5與第一滑塊3之間通過壓力傳感器連接，壓力傳感器用于測量滑塊在運動過程中第一滑塊3輸出端產生的壓力值，壓力傳感器與第一滑塊3、第二滑塊5固接在一起的。第二滑塊5與剛性連桿6是通過鉸鏈連接，可以旋轉。剛性連桿6與圓盤7是通過鉸鏈連接，可以旋轉。伺服電機8與圓盤7的中心固接在一起。

剛性桿1的左端固定端的中心、柔順桿2與第一滑塊3的連接點、第二滑塊5與剛性連桿6的連接點、以及圓盤的中心，四點在同一水平線上，即左右兩個都是對心曲柄滑塊機構，且中心相同。