具有夹角结构的纵振动变幅杆

摘要

本发明涉及一种具有夹角结构的纵振动变幅杆，其是由振动输入杆和振动输出杆组成，振动输入杆和振动输出杆的中心轴之间的夹角为θ，90°≥θ>0°，实现纵振动传输方向变换，能够满足各种特殊应用场合对于变幅杆的使用要求，填补了现有技术中的振动方向变换的空白，此外，本发明的纵振动变幅杆结构设计简单，更换拆装方便，适于大范围推广应用。

主权项

一种具有夹角结构的纵振动变幅杆，其特征在于：该变幅杆是由振动输入杆(1)和振动输出杆(2)组成，振动输入杆(1)和振动输出杆(2)的中心轴之间的夹角为θ，90°≥θ>0°，设定自然坐标沿着振动输入杆(1)和振动输出杆(2)的轴线方向，振动输入杆(1)和振动输出杆(2)的中心轴连接点为原点，振动输入杆(1)的输入端坐标为x1＝‑l₁，振动输出杆(2)的输出端坐标为x₂＝l₂，在x＝0处，振动元的纵向和横向位移、转角及其产生的纵向力和切向力、弯矩连续， 同时振动输入杆(1)的输入端和振动输出杆(2)的输出端满足自由边界：ε₁为振动输入杆(1)的纵向位移，m；ε₂为振动输出杆(2)的纵向位移，m；η₁为振动输入杆(1)的横向位移，m；η₂为振动输出杆(2)的横向位移，m；转角连续   φ₁＝φ₂                           (2)φ₁为振动输入杆(1)中以中心轴为基准的转角；φ₂为振动输出杆(2)中以中心轴线为基准的转角；N₁为振动输入杆(1)中的纵向力，N；N₂为振动输出杆(2)中的纵向力，N；Q₁为振动输入杆(1)中的切向力，N；Q₂为振动输出杆(2)中的切向力，N；弯矩连续  M₁＝M₂                            (4)M₁为振动输入杆(1)中的弯矩，N·m；M₂为振动输出杆(2)中的弯矩，N·m；得到变幅杆的频率方程为：$H_1=\left[\begin{array}{cccccccccccc}{\mathrm{isnkl}}_1& {\cos \mathrm{kl}}_1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& \cosh k_1{l}_1& \sinh k_1{l}_1& -\cos k_1{l}_1& -\sin k_1{l}_1& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& \sinh k_1{l}_1& \cosh k_1{l}_1& \sin k_1{l}_1& -\cos k_1{l}_1& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& -\sin {\mathrm{kl}}_2& \cos {\mathrm{kl}}_2& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& \cosh k_2{l}_2& \sinh k_2{l}_2& -\cos k_2{l}_2& -\sin k_2{l}_2\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& \sinh k_2{l}_2& \cosh k_2{l}_2& \sin k_2{l}_2& -\cos k_2{l}_2\\ 0& S_{1}k& 0& 0& 0& 0& 0& {-S}_{2}k\cos \theta & 0& I_2{k}_2^3\sin \theta & 0& -I_2{k}_2^3\sin \theta \\ 0& 0& 0& {-I}_1{k}_1^3& 0& I_1{k}_1^3& 0& S_{2}k\sin \theta & 0& I_2{k}_2^3\cos \theta & 0& -I_2{k}_2^3\cos \theta \\ 1& 0& 0& 0& 0& 0& -\cos \theta & 0& -\sin \theta & 0& -\sin \theta & 0\\ 0& 0& 1& 0& 1& 0& \sin \theta & 0& -\cos \theta & 0& -\cos \theta & 0\\ 0& 0& I_1{k}_1^2& 0& -I_1{k}_1^2& 0& 0& 0& -I_2{k}_2^2& 0& I_2{k}_2^2& 0\\ 0& 0& 0& k_1& 0& k_1& 0& 0& 0& -k_2& 0& {-k}_2\end{array}\right]=0$其中，l₁为振动输入杆(1)的长度，l₂是振动输出杆(2)的长度，k为纵波波数，k₁为振动输入杆(1)的输入端横波波数，k₂为振动输出杆(2)的输出端横波波数，振动输入杆(1)的横截面惯性矩I₁＝r₁²S₁/4，r₁为振动输入杆(1)的半径，S₁为振动输入杆(1)的横截面面积，振动输出杆(2)的横截面惯性矩I₂＝r₂²S₂/4，r₂为振动输出杆(2)的半径，S₂为振动输出杆(2)的横截面面积。