[发明专利]一种拉压组合式全柔顺双稳态机构

说明书

本发明涉及一种拉压组合式全柔顺双稳态机构，其特征是：整个机构呈左右对称布置，至少包括梭，第一柔顺梁的两端分别与刚性连接杆和框架固接，第二柔顺梁的两端分别固接在梭和刚性连接杆上，第一柔顺梁和第二柔顺梁的尺寸参数相对独立；梭只能是沿竖直方向的对称轴线运动，从而带动整个机构变形，在经过一个非稳定平衡位置后，机构中存储的变形能释放并输出力推动梭直至第二个稳定平衡位置，此位置是机构中存储的变形能的局部极小值点构成的稳定平衡位置。在机构从第一个稳定平衡位置运动到第二个稳定平衡位置过程中，第一柔顺梁始终处于受拉状态，而第二柔顺梁始终处于受压状态。它具有结构简单、设计容易、稳定性好、造价低廉，也便于微小型化、如用于微电子机械系统。

技术领域

本发明属于柔顺机构领域，涉及一种拉压组合式全柔顺双稳态机构，可用于开关、阀门、继电器、阈值传感、刚度调制等。

背景技术

双稳态机构不需要外部能量的持续输入，依靠自身特性就能维持稳定平衡位置，它在开关、阀门、继电器、定位装置、空间可展开机构等领域，自适应系统及其领域有诸多应用。全柔顺机构具有单片式结构，适用于MEMS加工工艺，尤其在轻型、微型化领域有着广泛的应用前景，如微型加速度传感器、微型驱动器、MEMS开关等。

现有的柔顺多稳态机构多为柔顺梁在工作过程中均处于受压状态，如中国专利CN201010172017.7、CN201010146584.5，柔顺梁受到压载荷超过临界载荷会发生屈曲，从而导致运动的不稳定，在机械设计中应避免屈曲现象的发生，保证机构运动的稳定性。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、稳定性好、造价低廉、工艺性好的平面全柔顺双稳态机构。

本发明所采用的技术方案是：一种拉压组合式全柔顺双稳态机构，其特征是：至少包括梭和框架，连接在框架两端的两个第一柔顺梁，连接在梭两端的两个第二柔顺梁，两个第一柔顺梁另一端分别连接刚性连接杆，两个第二柔顺梁另一端分别连接上述刚性连接杆的另一端，梭和框架、两个第一柔顺梁、两个第二柔顺梁、两个刚性连接杆构成以梭和框架为中心的左右对称闭环结构。

所述的以梭和框架为中心的左右对称闭环结构中的梭有两个稳定平衡位置，它沿竖直方向的对称轴线运动，带动整个机构变形，离开第一个稳定平衡位置在经过一个非稳定平衡位置后跳跃到第二个稳定平衡位置，第二个稳定平衡位置是机构中存储的变形能的局部极小值点构成的稳定平衡位置。

所述的柔顺双稳态机构的结构布置形式保证了机构从第一个稳定平衡位置运动到第二个稳定平衡位置过程中，第一柔顺梁始终处于受拉状态，第二柔顺梁始终处于受压状态。

所述的第一柔顺梁的长厚比大于第二柔顺梁的长厚比，以保证受压的梁为短粗梁，受拉的梁为细长梁，这样可避免第二柔顺梁受压发生屈曲而引发的失稳现象。

所述的框架起支撑和固定作用，框架为U型框架结构或由梭、两个第一柔顺梁、两个第二柔顺梁、两个刚性连接杆构成的连接体。