[發(fā)明專利]一種梁結(jié)構(gòu)的剛度調(diào)節(jié)裝置

在審

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• 申請日: 2018-08-28
• 公開（公告）號: CN108824694A
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發(fā)明（設計）人: 龐心宇
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南食品藥品職業(yè)學院
• 主分類號: E04C3/02
• 分類號: E04C3/02
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務所(普通合伙) 43108
• 代理人: 宋向紅

本發(fā)明公開了一種梁結(jié)構(gòu)的剛度調(diào)節(jié)裝置。本發(fā)明包括空心梁；一根螺旋軸的右端通過左軸承安裝于空心梁的左端軸孔內(nèi)，螺旋軸的左端伸出左端蓋外并與一個撥叉通過螺紋連接，撥叉下部套在一個卡座內(nèi)；一根卡軸通過右軸承安裝于空心梁的右端軸孔內(nèi)；一塊矩形面板沿其長度方向的兩端分別與螺旋軸的右端和卡軸的左端固連；矩形面板的寬度與空心梁的內(nèi)徑相同而使矩形面板與空心梁之間相互接觸。當卡座沿螺旋軸中心軸線方向做直線移動時，帶動撥叉相應地做直線移動，然后撥叉通過螺紋傳動帶動螺旋軸與矩形面板一起旋轉(zhuǎn)，使矩形面板由平放位置轉(zhuǎn)向豎放位置，從而使空心梁的剛度隨矩形面板位置的變化而發(fā)生變化，進而起到調(diào)節(jié)空心梁剛度的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機械工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種梁結(jié)構(gòu)的剛度調(diào)節(jié)裝置。

背景技術(shù)

剛度是指材料或結(jié)構(gòu)在受力時抵抗彈性變形的能力，在材料一定時，剛度與結(jié)構(gòu)的幾何形狀、邊界支持情況以及外力作用形式有關(guān)。在相同條件下，結(jié)構(gòu)的剛度越大，則其變形就小，剛度越小，則其變形就越大。

在自然界物體必須有足夠的剛度以維持其外形，在工程上，當某些機械、橋梁、建筑物、飛行器和艦船的剛度不夠時就會發(fā)生失穩(wěn)，或在流場中發(fā)生顫振等災難性事故；但當剛度過高時，結(jié)構(gòu)在承受沖擊載荷，也容易使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞或出現(xiàn)斷裂等事故；若剛度過小，則會影響到結(jié)構(gòu)的工作，如齒輪軸的剛度過小則會影響到齒輪嚙合狀況，而機床剛度過小則會影響到工件的加工精度，因此在結(jié)構(gòu)設計中，必須要按規(guī)范確保結(jié)構(gòu)具有足夠的剛度。

結(jié)構(gòu)剛度又可分為靜剛度和動剛度，即結(jié)構(gòu)在靜載荷作用下抵抗變形的能力稱為靜剛度，在動載荷作用下抵抗變形的能力稱為動剛度。當激勵頻率遠小于結(jié)構(gòu)的固有頻率時，結(jié)構(gòu)的動剛度與靜剛度基本相同，當激勵頻率遠大于結(jié)構(gòu)的固有頻率時，此時的動剛度較大，即結(jié)構(gòu)變形較小，當激勵頻率與固有頻率相近時，此時的動剛度較小，即易產(chǎn)生變形。

如果能夠設計一種裝置，使其結(jié)構(gòu)的剛度能夠隨外載荷的變化而變化，那就可以解決結(jié)構(gòu)剛度過大或過小的問題，同時也可以使結(jié)構(gòu)在承受不同外載荷時，結(jié)構(gòu)的變形可保持不變。

結(jié)構(gòu)形式的改變會對結(jié)構(gòu)的剛度有較大影響。根據(jù)材料力學知識可知，對于一個高為H、寬為B的矩形截面板，它在YZ平面內(nèi)，其對Y軸的慣性矩為BH³/12、而對Z軸的慣性矩為B³H/12，若H>B，且在載荷相同情況下，則其在Z向的變形就要小于承受Y向的變形。若該矩形截面板在YZ平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，則Z向的變形也會發(fā)生變化，即通過使矩形截面板在YZ平面旋轉(zhuǎn)，就可以調(diào)整結(jié)構(gòu)的剛度發(fā)生變化。

發(fā)明內(nèi)容

基于上述原理，本發(fā)明的目的在于克服傳統(tǒng)梁結(jié)構(gòu)設計中剛度保持不變的缺陷，提供一種梁結(jié)構(gòu)的剛度調(diào)節(jié)裝置，從而能使梁結(jié)構(gòu)在承受不同外載荷時，其變形可保持不變，為梁類結(jié)構(gòu)需要剛度變化的設計提供一條新的思路。

本發(fā)明的上述目的是通過如下的技術(shù)方案來實現(xiàn)的：該梁結(jié)構(gòu)的剛度調(diào)節(jié)裝置，包括空心梁；空心梁的左、右兩端均設有軸孔、軸承室及端蓋；一根螺旋軸的右端通過左軸承安裝于空心梁的左端軸孔內(nèi)，螺旋軸的左端伸出左端蓋外并與一個撥叉通過螺紋連接，撥叉下部套在一個卡座內(nèi)；一根卡軸通過右軸承安裝于空心梁的右端軸孔內(nèi)；一塊矩形面板沿其長度方向的兩端分別與螺旋軸的右端和卡軸的左端固連；矩形面板的寬度與空心梁的內(nèi)徑相同而使矩形面板與空心梁之間相互接觸；當卡座沿螺旋軸中心軸線方向做直線移動時，帶動撥叉相應地做直線移動，然后撥叉通過螺紋傳動帶動螺旋軸與矩形面板一起旋轉(zhuǎn)，使矩形面板由平放位置轉(zhuǎn)向豎放位置，從而使空心梁的剛度隨矩形面板位置的變化而發(fā)生變化，進而起到調(diào)節(jié)空心梁剛度的目的。

具體的，撥叉與螺旋軸采用大螺距的梯形螺紋連接。這樣有利于快速連續(xù)地實現(xiàn)梁結(jié)構(gòu)的剛度調(diào)節(jié)。

具體的，矩形面板的兩端分別與螺旋軸和卡軸通過焊接方式固連。

具體的，螺旋軸的旋轉(zhuǎn)角度α在0～90度范圍內(nèi)。