一种可调分组径向载荷弹簧施加装置

1.本发明属于机械振动领域中关于系统固有频率方向，尤其涉一种可调分组径向载荷弹簧施加装置。


背景技术：

2.行星齿轮传动具有结构紧凑、受力均衡、传动效率高、承载能力强等诸多优点，是一种应用十分广泛的传动形式。
3.文献(z.chen,y.shao,mesh stiffness of an internal spur pair with ring gear rim deformation.j mechanism and machine theory,2013,69(2013):1
‑
12)研究了基于均匀分布的铁木辛柯梁理论的环形结构的齿轮啮合刚度。研究表明，环形结构的弹性变形确实会耦合到内部齿轮副的齿轮啮合刚度中，即弹性变形会影响啮合刚度。
4.文献(t.m.ericson,r.g.parker,experimental measurement of the effects of torque on the dynamic behavior and system parameters of planetary gears.m mechanism and machine theory,2014,74(2014):370
‑
389)通过实验的方式，研究了操作扭矩对系统模态参数和动态响应的影响。结果表明，系统的固有频率等模态参数确实会受到外载荷的影响。
5.但值得一提的是，前人对行星齿轮啮合刚度的计算大多是基于齿圈刚性变形的假设。实际上根据实验室最新的研究发现系统的固有频率等模态参数并非一成不变的。以齿圈为例来进行说明，由于齿圈是弹性体，外载荷作用于其上，一方面致使齿圈发生静态变形，进而使啮合刚度发生变化；另一方面外载荷承担了齿圈弯曲刚度的角色，使系统总体的弯曲刚度增大；最终的结果即为系统的总刚度发生变化，进而系统固有频率等模态参数也相应改变。


技术实现要素：

6.本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，针对外载荷影响系统固有频率等模态参数的问题，提供一种可调分组径向载荷弹簧施加装置，在为环状结构施加外载荷的同时不增加任何支撑，同时使外载荷的布置方式可以多种多样，另使外载荷作为唯一变量，以便通过实验的方式，研究外载荷对系统固有频率等模态参数的影响。
7.本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
8.一种可调分组径向载荷弹簧施加装置，包括支撑机构和加力机构，所述支撑机构包括固定块、圆盘和支撑轴，所述加力机构包括支撑管、弹簧和小质量块；所述加力机构的个数与所述固定块的个数一致；所述支撑轴用于通过自身螺纹固定在测振设备的底座上，所述支撑轴上设置有平键槽，通过平键和所述平键槽在支撑轴上周向固定所述圆盘，并通过锁紧螺母和垫片将所述圆盘轴向固定在支撑轴上；所述圆盘上设置有凹槽，所述固定块上设有与所述凹槽相契合的凸块，所述圆盘和所述固定块通过凸块和凹槽相互连接，所述固定块的上部和下部及所述圆盘上均设有连接孔，通过螺栓、锁紧螺母和垫片将所述圆盘
和固定块的下部紧固；所述固定块的上部通过连接孔与所述支撑管连接，每个支撑管上均设有一组锁紧螺母用于紧固，每个所述支撑管上套接有所述弹簧，每个弹簧末端均设置有所述小质量块，所述支撑管的轴线水平面上设置有圆环，且所述圆环与每个小质量块贴紧设置，支撑管上的弹簧通过在不增加支撑的前提下对圆环施加外力以实现圆环稳固。
9.进一步的，所述圆盘与六个固定块连接，且六个固定块分别分布在圆盘的0
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、60
°
、120
°
、180
°
、240
°
、300
°
方向上。
10.进一步的，支撑管末端与圆环之间的最小距离大于小质量块的高度。
11.进一步的，所述支撑管上还活动连接有薄螺母，用于改变弹簧对圆环的支撑力。
12.与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：
13.1、本发明即为环状结构施加了外载荷，同时又不为其增加任何支撑，达到了外载荷作为唯一研究变量的目的；
14.2、本装置主要通过圆盘与多个固定块的配合来使装置能为环状结构施加多个外载荷，也正因此，由于固定块的个数可以根据需要增加或减少，并且每个固定块的位置也可根据需要移动，故而本装置具有很大限度上的可调性，进而外载荷的分布方式便可多种多样，比如总共十二个外载荷便可分为如下四种形式，两组外载荷每组六个力、六组外载荷每组两个力、均布十二个外载荷以及不均匀分布十二个外载荷。
15.3、本装置具有普适、精确和灵活等特征。根据该装置可以尽情的研究外载荷对系统固有频率等模态参数的影响，比如，外载荷对系统固有频率的影响、外载荷对系统阻尼比的影响、外载荷对系统振型的影响等等。
附图说明
16.图1为本发明可调分组径向载荷弹簧施加装置的立体结构示意图；
17.图2为图1所示的可调分组径向载荷弹簧施加装置的主视图；
18.图3为图1所示的可调分组径向载荷弹簧施加装置的右视图；
19.图4a和图4b为固定块的结构示意图；图4c至图4e分别为图4a和图4b中a
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a、b
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b和c
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c向的剖视结构示意图。
20.附图标记：1
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小质量块；2
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弹簧；3
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薄螺母；4
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垫片ⅰ；5
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锁紧螺母ⅰ；6
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固定块；7
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圆环；8
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圆盘；9
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支撑轴；10
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普通平键；11
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螺栓；12
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锁紧螺母ⅱ；13
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垫片ⅱ；14
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垫片ⅲ；15
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锁紧螺母ⅲ；16
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支撑管。
具体实施方式
21.以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
22.如图1至图4e所示，本发明是一种可调分组径向载荷弹簧施加装置是通过以下技术方案实现的，包括支撑机构和加力机构。具体包括：小质量块1、弹簧2、薄螺母3、垫片ⅰ4、锁紧螺母ⅰ5、固定块6、圆环7、圆盘8、支撑轴9、平键10、螺栓11、锁紧螺母ⅱ12、垫片ⅱ3、垫片ⅲ14、锁紧螺母ⅲ15、支撑管16。
23.支撑机构包括沿同一圆周方向均布的六个固定块6，六个固定块6的底盘为圆盘8，本实施例中固定块形状大致为t型结构，固定块6上存在的凸块使固定块6可以沿圆盘8上面
的沟槽沿周向滑动，实现定位效果；再通过螺栓连接由螺栓11、锁紧螺母ⅱ12和垫片ⅱ13将固定块6分别紧固在圆盘8上，实现锁紧效果。圆盘8由支撑轴9支撑并通过轴颈和锁紧螺母ⅲ15、垫片ⅲ14将圆盘8轴向定位，再由普通平键10进行周向定位，；同时支撑轴9可与实验室的固定装置连接，以方便进行后期的激振、紧定等操作。
24.加力机构主要由支撑管16支撑其余零件。每根支撑管16上均分布着一根弹簧，支撑管16作为弹簧2的支撑；此外，每根支撑管16上还分布着一个薄螺母3，用于压缩弹簧2为圆环7提供外载荷。为了克服弹簧2末端难以直接支撑起圆环内侧的难题，所述圆环7与弹簧2之间还存在着小质量块1。所述小质量块1外侧面制成圆形，使其与圆环7能完美配合。
25.具体的，本发明装置由支撑机构与沿所述支撑机构圆周方向均布的六个加力机构组成。整个装置由支撑机构中的六个固定块6与六个加力机构中的六个支撑管16进行连接。为此，支撑管16均制成实心全螺纹型管，并且以支撑管16末端与圆环7之间的最小距离要大于小质量块1的高度，最大距离也要使支撑管前端不互相干涉为前提，分别由两组垫片ⅰ4和锁紧螺母ⅰ5通过螺纹拧紧在所对应的固定块6上。即固定块6一方面固定在圆环7上，另一方面作为支撑管16的支撑。
26.装配过程中，首先由锁紧螺母和垫片通过螺纹将支撑轴9固定在测振设备底座上；然后将普通平键10安装到支撑轴9的平键槽中，再沿普通平键10周向固定圆盘8，进而由锁紧螺母ⅲ15和垫片ⅲ14将圆盘8紧固在支撑轴9上；之后通过固定块6上存在的凸块与圆盘8上凹槽分别将六个固定块6设置在圆盘8上0
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、60
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、120
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、180
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、240
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、300
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刻度处，并由六个螺栓11、六个锁紧螺母ⅱ12和六个垫片ⅱ13分别将六个固定块6紧定在圆盘8上；再分别用两组锁紧螺母ⅰ5和垫片ⅰ4将每只支撑管16固定在每个固定块6上，此步骤中支撑管16末端与圆环7之间的最小距离要大于小质量块1的高度，最大距离也要使支撑管前端不互相干涉，并且六组需要完全一致；将六个薄螺母3分别沿螺纹套在六个支撑管16上；将六个弹簧2分别套在六个支撑管16上；将六个小质量块1分别套在六个弹簧2末端上；将圆环7放置到六个支撑管16轴线水平面上，贴紧六个小质量块，之后依次旋进六个薄螺母3直到能完全支撑住圆环为止，最后六个薄螺母3的旋进距离必须完全一致，也即沿周向的六个外载荷数值上必须完全相等。
27.综上，本发明针对外载荷影响系统固有频率等模态参数的问题，设计了一种可调分组径向载荷弹簧施加装置。在为环状结构施加外载荷的同时不增加任何支撑，同时使外载荷的布置方式可以多种多样，另使外载荷作为唯一变量，以便通过实验的方式，研究外载荷对系统固有频率等模态参数的影响。
28.本发明实施例对各器件的型号除做特殊说明的以外，其他器件的型号不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。
29.本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
30.本发明并不限于上文描述的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在描述和说明本发明的技术方案，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，本领域的普通技术人员在本发明的启示下还可做出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。