[发明专利]一种梁结构的刚度调节装置

说明书

本发明公开了一种梁结构的刚度调节装置。本发明包括空心梁；一根螺旋轴的右端通过左轴承安装于空心梁的左端轴孔内，螺旋轴的左端伸出左端盖外并与一个拨叉通过螺纹连接，拨叉下部套在一个卡座内；一根卡轴通过右轴承安装于空心梁的右端轴孔内；一块矩形面板沿其长度方向的两端分别与螺旋轴的右端和卡轴的左端固连；矩形面板的宽度与空心梁的内径相同而使矩形面板与空心梁之间相互接触。当卡座沿螺旋轴中心轴线方向做直线移动时，带动拨叉相应地做直线移动，然后拨叉通过螺纹传动带动螺旋轴与矩形面板一起旋转，使矩形面板由平放位置转向竖放位置，从而使空心梁的刚度随矩形面板位置的变化而发生变化，进而起到调节空心梁刚度的目的。

技术领域

本发明属于机械工程技术领域，具体涉及一种梁结构的刚度调节装置。

背景技术

刚度是指材料或结构在受力时抵抗弹性变形的能力，在材料一定时，刚度与结构的几何形状、边界支持情况以及外力作用形式有关。在相同条件下，结构的刚度越大，则其变形就小，刚度越小，则其变形就越大。

在自然界物体必须有足够的刚度以维持其外形，在工程上，当某些机械、桥梁、建筑物、飞行器和舰船的刚度不够时就会发生失稳，或在流场中发生颤振等灾难性事故；但当刚度过高时，结构在承受冲击载荷，也容易使结构产生破坏或出现断裂等事故；若刚度过小，则会影响到结构的工作，如齿轮轴的刚度过小则会影响到齿轮啮合状况，而机床刚度过小则会影响到工件的加工精度，因此在结构设计中，必须要按规范确保结构具有足够的刚度。

结构刚度又可分为静刚度和动刚度，即结构在静载荷作用下抵抗变形的能力称为静刚度，在动载荷作用下抵抗变形的能力称为动刚度。当激励频率远小于结构的固有频率时，结构的动刚度与静刚度基本相同，当激励频率远大于结构的固有频率时，此时的动刚度较大，即结构变形较小，当激励频率与固有频率相近时，此时的动刚度较小，即易产生变形。

如果能够设计一种装置，使其结构的刚度能够随外载荷的变化而变化，那就可以解决结构刚度过大或过小的问题，同时也可以使结构在承受不同外载荷时，结构的变形可保持不变。

结构形式的改变会对结构的刚度有较大影响。根据材料力学知识可知，对于一个高为H、宽为B的矩形截面板，它在YZ平面内，其对Y轴的惯性矩为BH³/12、而对Z轴的惯性矩为B³H/12，若H>B，且在载荷相同情况下，则其在Z向的变形就要小于承受Y向的变形。若该矩形截面板在YZ平面内旋转，则Z向的变形也会发生变化，即通过使矩形截面板在YZ平面旋转，就可以调整结构的刚度发生变化。

发明内容

基于上述原理，本发明的目的在于克服传统梁结构设计中刚度保持不变的缺陷，提供一种梁结构的刚度调节装置，从而能使梁结构在承受不同外载荷时，其变形可保持不变，为梁类结构需要刚度变化的设计提供一条新的思路。

本发明的上述目的是通过如下的技术方案来实现的：该梁结构的刚度调节装置，包括空心梁；空心梁的左、右两端均设有轴孔、轴承室及端盖；一根螺旋轴的右端通过左轴承安装于空心梁的左端轴孔内，螺旋轴的左端伸出左端盖外并与一个拨叉通过螺纹连接，拨叉下部套在一个卡座内；一根卡轴通过右轴承安装于空心梁的右端轴孔内；一块矩形面板沿其长度方向的两端分别与螺旋轴的右端和卡轴的左端固连；矩形面板的宽度与空心梁的内径相同而使矩形面板与空心梁之间相互接触；当卡座沿螺旋轴中心轴线方向做直线移动时，带动拨叉相应地做直线移动，然后拨叉通过螺纹传动带动螺旋轴与矩形面板一起旋转，使矩形面板由平放位置转向竖放位置，从而使空心梁的刚度随矩形面板位置的变化而发生变化，进而起到调节空心梁刚度的目的。

具体的，拨叉与螺旋轴采用大螺距的梯形螺纹连接。这样有利于快速连续地实现梁结构的刚度调节。

具体的，矩形面板的两端分别与螺旋轴和卡轴通过焊接方式固连。

具体的，螺旋轴的旋转角度α在0～90度范围内。