[实用新型]抗弯曲杆胡琴

说明书

一、技术领域

本实用新型涉及的是一种抗弯曲杆胡琴，属乐器领域，涉及《材料力学》的相关知识。 

二、背景技术

胡琴(含二胡、高胡、中胡、低胡、京二胡等)是中国传统文化瑰宝，在国内外流传和影响甚广，虽经千年传承不断改进，但至今仍在不断完善中。胡琴的琴杆较长而杆径较细，紧弦时琴杆在外力的作用下容易弯曲变形，且变形程度随演奏者左手按弦力度的变化而变化。琴杆的这种不稳定性必然给演奏效果造成负面影响。 

传统琴杆之所以容易弯曲变形，主要是它的琴杆设计在某些方面不符合力学原理的优化规则。 

图1是琴杆的受力简图，琴杆A0固定在琴筒上，P表示琴弦对杆A0的拉力，设琴弦的向下走向和杆的轴线之间的夹角为α，则P可分解为垂直作用于杆的分力P₁和沿杆轴向作用的分力P₂，使杆发生弯曲变形的主要是P₁且 

P₁＝PSina……(1) 

以固定端O为坐标原点，选取坐标系如图2所示，则弯矩方程为 

M(X)＝-P₁(r-x)(0≤x＜r)……(2) 

以此画出弯矩图如图3 

可见，从受力点B至固定端0的弯矩是渐增量，固定端0处横截面上的弯矩最大，即 

|M|max＝P₁r……(3) 

由此可见，琴杆的设计应使其横截面自上而下逐渐加大才能和受力情况相适应，而传统胡琴均采用直杆，上下一般粗甚至上粗下细，这就难免造成琴杆的弯曲变形，其变形程度可用图4表示。图中 

三、发明内容

本实用新型就是为解决上述问题而设计的一种抗弯曲杆胡琴。 

由图1可知，造成琴杆弯曲变形的主要原因是力P₁，减小P₁便可减少琴杆弯曲。根据式 (1)，欲减小P₁可减小P或夹角α，但P在定弦后是定值不可改变，因此只能设法减小夹角α，本实用新型之所以将胡琴直杆改为曲杆，原因就是为了减小琴弦走向和琴杆之间的夹角。 

为了进一步提高琴杆的抗弯能力，根据式(2)、(3)和弯矩图3，新设计的琴杆自上而下其横截面逐渐增大，杆和琴筒的配合处增至最大。 

根据式(4)和(5)，除P₁外尚有一些其他因素也影响杆的变形，其中S为琴杆长度，在胡琴已经定型的情况下，S是不可改变的常量。式中r决定于弦轴和千斤的位置，也应看作是常量。E是材料的弹性模量，对于一种木材，E也是常量。J是杆的截面惯性矩，与杆的截面形状有关，在图7中，b表示杆的厚度，h表示杆的宽度，若把此锥形截面近似看作矩形，则 

J=bh312......(6)]]>

可见，稍微增加一点h值，便可大大提高J值，从而使θ_A和f_A减小。根据这一原理，本实用新型中的曲杆其厚度b仍保留传统直杆的尺寸不变，通过自上而下逐渐增大宽度h来提高J值，从而提高杆的抗弯强度。 

具体技术方案如下： 

一种抗弯曲杆胡琴，它由琴杆(1)、弦轴(2)、千斤(3)、琴弦(4)、琴筒(5)和托板(6)组成，各部件之间的连接配合与传统胡琴相同，其特征在于，传统琴杆为直杆，其轴向中心线是一条直线，本抗弯曲杆胡琴的琴杆(1)为曲杆，其轴向中心线是一条折线，和琴筒配合后，面向琴筒后口的该曲杆后侧边线自上而下始终和琴筒的中心线保持垂直，面向琴筒前口的该曲杆前侧边线自上而下呈折线状，上段方形体及下段即进入琴筒内的杆体均与琴筒垂直，中段即方形体下肩开始至琴筒入口处，杆的宽度渐大，该段前侧边线和琴筒前端中心线形成钝角。 

该抗弯琴杆其用料及加工方法和传统琴杆相同，但因设计合理，结构科学，抗弯能力大大提高，演奏时音质效果更加稳定。 

四、附图说明

图1是琴杆受力筒图，图中，P-琴弦对琴杆的拉力；α-力P和琴杆轴向间的夹角。