[发明专利]用于低线胀系数材料低温实验的可调节支撑架及设计方法

权利要求书

1.一种用于低线胀系数材料低温实验的可调节支撑架，它由方形铝制垫块(1)，国标通用螺钉(2)，圆柱螺旋弹簧(3)，中心通孔且外侧有螺纹的T形剖面圆柱凸台调节旋钮(4)和中心带螺纹通孔的圆柱底座(5)组成，其特征在于：所述方形铝制垫块(1)中心有一用来放置国标通用螺钉(2)的沉头通孔，所述国标通用螺钉(2)穿过方形铝制垫块(1)后再穿过圆柱螺旋弹簧(3)内孔并最终放置在圆柱凸台调节旋钮(4)的内孔中，所述圆柱螺旋弹簧(3)放置在方形铝制垫块(1)与圆柱凸台调节旋钮(4)之间，通过国标通用螺钉(2)进行径向限位，通过方形铝制垫块(1)以及圆柱凸台调节旋钮(4)进行轴向限位，所述圆柱凸台调节旋钮(4)通过外螺纹与中心带螺纹通孔的圆柱底座(5)的内螺纹孔相连，通过转动圆柱凸台调节旋钮(4)可改变其与中心带螺纹通孔的圆柱底座(5)上表面之间的距离从而实现支撑架的高度调节以满足被支撑件的空间尺寸限制，并压缩圆柱螺旋弹簧实现支撑架初始支撑力的调节以满足被支撑件的力学要求。

2.一种如权利要求1所述可调节支撑架的设计方法：其特征在于设计方法如下：

1)选择圆柱螺旋弹簧(3)自由长度x₀，计算圆柱螺旋弹簧(3)的弹性系数k，工作长度x₁，确定圆柱螺旋弹簧的选型；

自由长度x₀：

x₀＜H₁/2                                                    (1)

工作长度x₁：

x₁≤x₀-10*H₁*ΔT*(α₂-α₁)                                  (2)

弹性系数k：

k=F1x0-x1≤F110*H1*ΔT*(α2-α1)---(3)]]>

式中，F₁为支撑力，H1为支撑架的安装高度，α₁为被支撑低线胀系数实验件的线胀系数，α₂为支撑结构的线膨胀系数，ΔT为温度变化量；

2)方形铝制垫块(1)的高度L₁根据国标通用螺钉沉头孔的尺寸以及支撑力大小进行强度校核计算确定；

3)国标通用螺钉(2)的长度L₂需大于圆柱螺旋弹簧工作长度x₁与方形铝制垫块长度L₁之和：

L₂＞x₁+L₁                            (4)

4)圆柱凸台调节旋钮(4)的长度L₃满足：

L₃＜H₀-(x₁+L₁)                       (5)

式中，H₀为支撑架总体高度；

5)中心带螺纹通孔的圆柱底座(5)的长度L₄满足：

L₄＜H₀-(L₃+L₂)                       (6)

6)各项尺寸还需满足：

L₂+L₃+L₄＞H₀                         (7)