[发明专利]可换向的纵振动方向变换器的设计方法和应用

权利要求书

1.一种可换向的纵振动方向变换器的设计方法，其特征在于：该纵振动方向变换器的输入杆(1)与输出杆通过方向变换体(2)连接，输入杆(1)、方向变换体(2)以及输出杆设计满足：

在输入杆(1)及输出杆的端面处满足：纵向力、横向力和力矩为零的自由边界条件；在输入杆(1)与方向变换体(2)连接处满足：位移、纵向力、横向力、转角及力矩连续；方向变换体(2)与各输出杆连接处的位移和转角对应连续，并且方向变换体(2)输出端的纵向力、横向力对应为各输出杆的纵向力、横向力之和，方向变换体(2)输出端的力矩为各输出杆的力矩之和。

2.一种用权利要求1所述的设计方法所设计的可换向的纵振动方向变换器，其特征在于：由依次连接的输入杆(1)、方向变换体(2)以及至少2个输出杆组成，所述输出杆在同一平面分布并且关于输入杆(1)的中心轴对称分布；

上述输入杆(1)及输出杆的端面处满足：纵向力、横向力和力矩为零的自由边界条件；在输入杆(1)与方向变换体(2)连接处满足：位移、纵向力、横向力、转角及力矩连续，方向变换体(2)与各输出杆连接处的位移和转角对应连续，并且方向变换体(2)输出端的纵向力、横向力对应为各输出杆的纵向力、横向力之和，方向变换体(2)输出端的力矩为各输出杆的力矩之和。

3.根据权利要求2所述的可换向的纵振动方向变换器，其特征在于：所述各个输出杆的直径、长度相等。

4.根据权利要求2所述的可换向的纵振动方向变换器，其特征在于：所述输入杆(1)的长度l₁与输出杆的长度l₃以及方向变换体(2)沿纵振动传递方向上的线度l₂之和满足：l₁+l₂+l₃＜λ，λ为该纵振动方向变换器的纵振动频率所对应的波长。

5.根据权利要求2所述的可换向的纵振动方向变换器，其特征在于：所述输入杆(1)的直径、输出杆的直径以及纵振动变换体沿垂直于纵振动传递方向上的线度均小于该纵振动方向变换器的纵振动频率所对应的四分之一波长。