綜合振動實驗臺的製作方法
2023-06-20 01:27:56 2
專利名稱：綜合振動實驗臺的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種實驗臺，尤其是綜合振動實驗臺。
背景技術：
目前，振動實驗臺主要為單一的懸臂梁結構、簡支梁結構、組合結構的振動實驗裝置或懸壁梁與簡支梁兩者結構組合的振動實驗裝置，這些振動實驗裝置只能做一種或者兩種結構的振動實驗，因此，當需要同時做懸臂梁結構的振動實驗、簡支梁結構的振動實驗和組合結構的振動實驗時，需要購置多臺振動實驗設備才能滿足使用要求，購置多臺振動實驗設備不僅需要花費較多的經費，同時還會佔用實驗室的空間。申請人:在2010年6月出版的《實驗室研究與探索》第6期雜誌中發表了一篇《機械動力學綜合振動實驗臺的研製》的文章，該文中公開了一種能做組合結構中連杆機構的振動實驗的綜合振動實驗臺，該綜合振動實驗臺包括電機、曲柄連杆機構、兩個軸承座、長軸， 電機和兩個軸承座安裝在實驗檯面上，兩個軸承座呈直線布置安裝在實驗臺面的邊沿，長軸的一端通過聯軸器連接在電機的輸出軸上，另一端穿過其中一個軸承座並伸出於實驗臺面，曲柄連杆機構的曲柄一端通過轉動連接連接在長軸伸出於實驗臺面的那一端，另一端與連杆的一端轉動連接，連杆的另一端與搖杆一端可轉動連接，搖杆的另一端連接另外一個軸承座，該綜合實驗臺在用於做連杆機構組合結構的振動實驗臺時，即彈性連杆機構的非線性振動實驗時，電機驅動長軸旋轉，長軸帶動曲柄連杆機構運動，因連杆機構在運行過程中具有諸多非線性因素的影響，例如構件大幾何變形引起的非性線因素、構件聯接處軸承間隙引起的非線性因素等，連杆機構將產生組合共振、超諧共振、次諧共振、多重共振等非線性振動特性，通過在連杆機構上安裝傳感器，將所得實驗數據進行進行分析、處理，即可完成該連杆機構的組合結構非線性振動實驗，但是在做懸臂梁或簡支梁結構的實驗時， 不改變結構模型，仍採用上述連杆機構的結構模型，根據張策編寫的《彈性連杆機構的分析與設計》一書中第148 151頁中關於電動機-彈性連杆機構系統的特點的描述，該實驗臺中的曲柄可視為懸臂梁，連杆和搖杆可視為簡支梁，因此，這樣的綜合實驗臺做懸壁梁的振動實驗時，將曲柄視為懸臂梁，電動機-彈性連杆機構的其它部分當作為一附加質量考慮， 該綜合實驗臺做簡支梁的振動實驗時，將連杆或搖杆視為簡支梁，同樣將電動機-彈性連杆機構除視為簡支梁結構的部分外，其它部分均作為一附加質量考慮，這樣的綜合實驗臺能完成懸臂梁或簡支梁結構的振動實驗，但由於附加部分質量計算起來相當困難，所得實驗數據還需將附加部分質量考慮進去再進行分析，且實驗數據處理起來相當繁瑣，同時，由於該綜合實驗臺做振動實驗時的懸臂梁或簡支梁結構仍為連杆機構，不同於一般振動實驗時懸臂梁或簡支梁結構模型，例如，將連杆或搖杆視為簡支梁結構做振動實驗時，連杆和搖杆均難以呈一條水平直線，常是在連杆和搖杆傾斜時做的振動實驗，即使能呈一條水平直線，由於連杆機構本身的運動特性，調節起來也比較麻煩，給使用帶來一定的局限性
發明內容
本發明的目的在於提供一種能做多種結構的振動實驗且變換振動實驗模型結構過程簡單、變換後的振動實驗模型結構同於一般振動結構實驗模型的綜合振動實驗臺。本發明提供的這種綜合振動實驗臺，包括底座、安裝在該底座上的電機以及可由該電機驅動的曲柄連杆機構，所述曲柄連杆機構的連杆兩端通過可拆卸連接分別連接著曲柄和搖杆，其特徵在於還包括安裝在所述底座上的裝有激振器的激振器支座和擋塊，所述擋塊在底座上的位置可調並可伸出該底座，所述曲柄連杆機構的連杆拆卸後，所述曲柄或搖杆與連杆相連的一端可由擋塊固定支承。所述擋塊與底座間設有滑塊，所述底座開有長條形凹槽，所述滑塊可沿長條形凹槽移動。所述擋塊通過兩個調位螺釘穿過擋塊和滑塊上的分別與該調位螺釘相配合的兩個調位螺孔連接，所述滑塊上還設有一個換位螺孔，擋塊調位後，其中一個調位螺釘和與該調位螺釘配合的調位螺孔的位置不變，另一個調位螺釘從原位置換至擰過調位後的另一個調位螺孔與滑塊上的換位螺孔相配。所述兩個調位螺孔和一個換位螺孔呈L型布置所述滑塊上，所述換位螺孔設置在 L型的一頭。所述擋塊上設有固定支承螺孔，所述曲柄或搖杆上設有與該固定支承螺孔相同螺紋的固定螺孔。所述電機的輸出軸通過聯軸器與一長軸相連，該長軸的另一端連接曲柄的一端。所述電機為剎車電機。所述長軸的軸向兩側設置一對相向布置的可夾住長軸的弧形板，所述弧形板安裝在弧形板支座上。本發明由於擋塊在底座上位置可調並可伸出該底座，做完連杆機構的組合結構的振動實驗後，將連杆從連杆機構拆卸下，並使擋塊調至伸出底座，再將曲柄或搖杆原來與連杆相連的端頭固定支承在擋塊上，便形成了簡支梁結構模型，若將擋塊移去或移開，不與曲柄接觸，可將電機的輸出軸固定或者將使用的剎車電機掉電，便形成懸臂梁結構模型，此外還可在電動機軸與曲柄間通過一段長軸相連接，便可做扭轉振動實驗，因此，本發明可變成多種振動結構模型，做多種結構的振動實驗，同時通過拆裝連杆和調節擋塊，便可實現多種振動結構模型的變換，變換振動實驗結構模型簡單、容易，加之形成的簡支梁結構、懸壁梁結構模型同於一般振動實驗簡支梁、懸臂梁結構模型，提高了設備的通用性，同時便於分析、計算。
圖1是本發明綜合振動實驗臺結構示意圖；圖2是本發明綜合振動實驗臺的擋塊結構示意圖；圖3是本發明綜合振動實驗臺的滑塊結構示意圖；圖4是本發明綜合振動實驗臺的夾環結構示意圖；圖5是本發明綜合振動實驗臺的連接銷軸結構示意圖；圖6是本發明綜合振動實驗臺用於做連杆機構組合結構振動實驗時工作狀態示意圖7是本發明綜合振動實驗臺的曲柄用於做簡支梁振動實驗時工作狀態示意圖；圖8是本發明綜合振動實驗臺的搖杆用於做簡支梁振動實驗時工作狀態示意圖；圖9是本發明綜合振動實驗臺的曲柄用於做懸臂梁振動實驗時第一種實施方式工作狀態示意圖；圖10是本發明綜合振動實驗臺的曲柄用於做懸臂梁振動實驗時第二種實施方式工作狀態示意具體實施例方式從圖1可以看出，本發明這種綜合振動實驗臺，包括底座1、曲柄連杆機構2、長軸 3、滑塊41、擋塊42、激振器51、激振器支座52、電機6、兩個軸承座7。底座1由電機底座11 和臺座15構成，電機底座11和臺座15固定在實驗桌9上，電機底座11的兩塊平行的支撐板12固定在實驗桌9上，支撐板12的上方再固定一塊水平的電機座板13，電機座板13上沿支撐板12方向的兩邊各開有兩個通槽14，電機6通過螺栓62穿過通槽14將其固定在電機座板13上。臺座15固定安裝在實驗桌9桌面的邊沿，臺座15的前面與實驗桌9前面共面，沿臺座15的延伸方向開有貫通臺座15的長條形凹槽16，長條形凹槽16的凹口 17的寬度小於槽底的寬度，長條形凹槽16開有兩個從前面貫穿的左拆裝口 18和右拆裝口 19。兩個軸承座7內分別裝有滾動軸承，分別連著曲柄連杆機構2的曲柄端和搖杆端，兩個軸承座 7分別通過兩個調位螺栓71固定在臺座15的兩端，調位螺栓71的底端穿過長條形凹槽16 的凹口 17通過螺紋連接一調位方塊72，調位方塊72位於長條形凹槽16的底部，調位方塊 72的寬度略小於長條形凹槽底部的寬度，使調位方塊72能在長條形凹槽16中移動，調位方塊72的長度小於左拆裝口 18和右拆裝口 19的寬度，調位方塊72便能從位於長條形凹槽 16的左拆裝口 18和右拆裝口 19中移出，此時，旋轉調位螺栓71，由於長條形凹槽16的限位作用，調位方塊72將不能轉動，調位螺栓71旋進調位方塊72中，調位方塊72的上表面將與長條形凹槽16的槽內頂面緊貼，這樣，軸承座7便固定在臺座15上，旋鬆調位螺栓71， 調位方塊72的上表面將與長條形凹槽16的槽內頂面脫離，軸承座7便可在長條形凹槽16 內帶動調位方塊72移動。滑塊41和激振器支座52也是藉助於調位螺栓71和調位方塊72 固定在臺座15上，滑塊41開有兩個沉頭槽43，使調位螺栓71不凸出於滑塊41上表面，擰松裝在滑塊41和激振器支座52各自的調位螺栓71，便可調節滑塊41和激振器支座52在臺座15上的位置，由於調節方塊72的長度小於左拆裝口 18和右拆裝口 19的寬度，可將激振器支座52從左拆裝口 18或右拆裝口 19中移出，激振器支座52的上部設有一水平伸出的激振器夾板53，激振器夾板53的後面通過螺釘與激振器支座52的上部形成可拆卸連接， 激振器夾板53中部形成一個安裝激振器51的卡環M，卡環M夾住激振器51並通過螺釘擰緊卡環的兩端的板塊陽將激振器51安裝在激振器支座52上。擋塊42通過左調位螺釘44和右調位螺釘45兩個調節螺釘連接在滑塊41上，再結合圖2和圖3可看出，擋塊42和滑塊41上均開有與左調位螺釘44和右調位螺釘45兩個調位螺釘相配的左調位螺孔46和右調位螺孔47，擋塊42上還開有兩個固定支承螺孔49， 滑塊41上還開有一換位螺孔48，換位螺孔48可與左調位螺釘44相配合，兩個調位螺孔和一個換位螺孔48呈L形布置在滑塊41上，左調位螺孔46和換位螺孔48分別布置在L形的兩個端頭，左調位螺孔46與右調位螺孔47中心線形成的平面與曲柄連杆機構2的平面相平行，換位螺孔48設置在L形的一端頭，與設置在L形另一端頭的左調位螺孔46的中心線的形成的平面與曲柄連杆機構2的平面斜交，換位螺孔48的中心線與右調位螺孔47的中心線形成的平面與曲柄連杆機構2的平面垂直，鬆開左調位螺釘44和右調位螺釘45，將左調位螺釘44拔出，擋塊42以未拔出的右調位螺釘45為中心逆時針旋轉90°，擋塊42的左調位螺孔46即位於滑塊41的換位螺孔48的上方，再將拔出的左調位螺釘44擰過擋塊 42上的左調位螺孔46與換位螺孔48相配合，即可將擋塊42的位置改變，此時，擋塊42將伸出於底座1 一段長度，並且與曲柄連杆機構2的平面垂直相交，擋塊42伸出臺座15的長度超過曲柄連杆機構2與臺座15前面間的距離，拆卸下曲柄連杆機構2的連杆後，曲柄或搖杆與連杆相連的一端便可支承在擋塊42上，再通過螺紋連接將其與連杆相連的一端固定在擋塊42的固定支承螺孔49上，曲柄或連杆便形成簡支梁結構。電機6的輸出軸61通過聯軸器連接一長軸3，長軸3的另一端穿過靠近電機的軸承座7內的滾動軸承並伸出臺座15，長軸3伸出於底座1的端頭並通過第一個夾環241與曲柄連杆機構2的曲柄固定連接，再結合圖4所示，夾環由一平板對稱彎折而成，夾環的底部彎成一未封閉的環形圈25，從未封閉環形圈25彎折處延伸兩塊平行的凸板沈，兩凸板沈上開有兩個同軸螺孔，該同軸螺孔與固定支承螺孔49的螺紋相同，第一個夾環241形成的未封閉環形圈25箍緊在長軸3的端頭上，第一個夾環Ml的兩凸板沈夾住曲柄的一端並通過螺釘27連接在一起，曲柄的兩端分別有兩個與該螺釘27相配的螺孔，曲柄21的另一端通過第二個夾環242與連杆22形成可轉動連接，此時，該夾環的兩凸板沈夾住曲柄21 與連杆22相連接的那端頭並通過螺釘27固定在曲柄上，該夾環的未封閉環形圈25箍緊一滾動軸承的外圈，滾動軸承的內圈與一連接銷軸觀的一端過盈配合連接，再給合圖5可看出，連接銷軸觀的另一端沿徑向延伸一徑向板四，徑向板四上開有兩個螺孔，連接銷軸觀的徑向板四藉助於兩個螺釘和該兩個螺孔連接在連杆22的一端，連杆22的另一端再通過第三個夾環243和連接銷軸觀與搖杆23形成可轉動連接，其連接方式與上述連杆22和曲柄21的連接方式相同，搖杆23的另一端與遠離電機6的軸承座7形成可轉動連接，搖杆23 仍插入第四個夾環244的兩凸板沈中，並通過兩螺釘將搖杆23與該夾環連接一起，該夾環的未封閉的環形圈25夾住一根連接軸8的端頭，連接軸8的另一端插入遠離電機的軸承座 7的滾動軸承中並與其過盈配合連接。如圖6所示，將處於圖1所示狀態的綜合振動實驗臺在用於做連杆機構的振動實驗時，首先拆下激振器夾板53與激振器支座52相連接的螺釘，將安裝有激振器51的激振器夾板53從激振器支座52拆卸下來，實驗模型變為連杆機構的組合結構，即處於如圖6所示的狀態，便可開始做連杆機構的振動實驗。如圖7所示，將處於圖1所示狀態的綜合振動實驗臺在用於做簡支梁的振動實驗時，首先鬆開曲柄連杆機構2連杆22上分別與曲柄21和搖杆23相連接的第二個夾環242 和第三個夾環243上兩凸板沈上的螺釘，連杆22拆卸後，鬆開的與連杆22相連接的曲柄 21的一端便可繞靠近電機6的軸承座7轉動，擰松擋塊42上的左調位螺釘44和右調節螺釘45，將左調位螺釘44拔出，擋塊42以未撥出的右調位螺釘45為中心逆時針旋轉90度， 擋塊42的左調位螺孔46即位於換位螺孔48的上方，再將拔出的左調位螺釘44擰過擋塊 42左調位螺孔46與換位螺孔48相配合，即可將擋塊42位置改變，鬆開的曲柄端便落在擋塊42上，再鬆開滑塊與底座相連接的調位螺栓71，便可將擋塊42調節至所需的支承位置，使曲柄21上與連杆22連接的螺孔，即曲柄21上與第二個夾環242兩凸板沈相對應的螺孔，位於固定支承螺孔49的上方，再通過螺釘擰過該螺孔與固定支承螺孔49配合，曲柄的兩端便固定在臺座上，實驗模型變成簡支梁結構形式，再鬆開激振器支座52上的調位螺栓 71，將帶有激振器51的激振器支座52上移動到振動實驗所需位置，便可進行簡支梁實驗。 如圖8所示，搖杆23也可用於做簡支梁振動實驗，其調節方法與上述用曲柄做簡支梁振動實驗調節方法相同，此時，激振器支座52位於滑塊41和遠離電機6的軸承座7之間，這樣， 便得到了兩個簡支梁模型，提高了設備的多用性。圖9示出了將處於圖1所示狀態的綜合振動實驗臺在用於做懸壁梁的振動實驗時第一種實施方式，首先鬆開曲柄連杆機構2連杆22上分別與曲柄21和搖杆23相連接的第二個夾環242和第三個夾環243上兩凸板沈上的螺釘，連杆22拆卸後，擰松滑塊41與臺座15的相連的調位螺栓71，使滑塊41沿長條形凹槽16往搖杆23方向移動，直至曲柄21 落下不能支承在安裝在滑塊41的擋塊42上，該電動機6選用剎車電機，電機掉電時，曲柄 21與電機6相連接的端頭被固定，這時，曲柄21可視為懸臂梁結構，將帶有激振器51的激振器支座52調至所需激勵位置，便可進行懸壁梁振動實驗。圖10示出了將處於圖1所示狀態的綜合振動實驗臺在用於做懸壁梁的振動實驗時第二種實施方式，本實施方式不同於上一實施方式的區別在於在長軸3的軸向兩側設置一對相向布置的弧形板31，兩個弧形夾板31的底端通過螺釘安裝在固定於實驗桌9上的弧形板支座32上，弧形夾板31的圓弧的半徑與軸的半徑相同，圓弧的長度小於軸的半個周長，兩弧形夾板31通過螺栓連接，將長軸3固定，曲柄21與電機6相連接的端頭即被固定， 這時，曲柄21可視為懸臂梁結構，將帶有激振器51的激振器支座52調至所需激勵位置，便可進行懸壁梁振動實驗。此外，在做圖6所示的連機機構組合結構的振動實驗中時，可在長軸3的軸向位置布置測試元件，進行扭振實驗，當然，在做圖7和圖8所示的簡支梁振動實驗將曲柄或搖杆與連杆的一端固定在擋塊上時，可不利用曲柄或搖杆上與連杆連接的螺孔，而在曲柄或搖杆上再開設固定螺孔，利用此固定螺孔與固定支承螺孔49通過螺紋將曲柄或搖杆固定支承在擋塊上。
權利要求
1.一種綜合振動實驗臺，包括底座、安裝在該底座上的電機以及可由該電機驅動的曲柄連杆機構，所述曲柄連杆機構的連杆兩端通過可拆卸連接分別連接著曲柄和搖杆，其特徵在於還包括安裝在所述底座上的裝有激振器的激振器支座和擋塊，所述擋塊在底座上的位置可調並可伸出該底座，所述曲柄連杆機構的連杆拆卸後，所述曲柄或搖杆與連杆相連的一端可由擋塊固定支承。
2.根據權利要求1所述的綜合振動實驗臺，其特徵在於所述擋塊與底座間設有滑塊， 所述底座開有長條形凹槽，所述滑塊可沿長條形凹槽移動。
3.根據權利要求2所述的綜合振動實驗臺，其特徵在於所述擋塊通過兩個調位螺釘穿過擋塊和滑塊上的分別與該調位螺釘相配合的兩個調位螺孔連接，所述滑塊上還設有一個換位螺孔，擋塊調位後，其中一個調位螺釘和與該調位螺釘配合的調位螺孔的位置不變，另一個調位螺釘從原位置換至擰過調位後的另一個調位螺孔與滑塊上的換位螺孔相配。
4.根據權利要求3所述的綜合振動實驗臺，其特徵在於所述兩個調位螺孔和一個換位螺孔呈L型布置在所述滑塊上，所述換位螺孔設置在L型的一頭。
5.根據權利要求1所述的綜合振動實驗臺，其特徵在於所述擋塊上設有固定支承螺孔，所述曲柄或搖杆上設有與該固定支承螺孔相同螺紋的固定螺孔。
6.根據權利要求1所述的綜合振動實驗臺，其特徵在於所述電機的輸出軸通過聯軸器與一長軸相連，該長軸的另一端連接曲柄的一端。
7.根據權利要求1所述的綜合振動實驗臺，其特徵在於所述電機為剎車電機。
8.根據權利要求6所述的綜合振動實驗臺，其特徵在於所述長軸的軸向兩側設置一對相向布置的可夾住長軸的弧形板，所述弧形板安裝在弧形板支座上。
全文摘要
本發明公開的這種綜合振動實驗臺，包括底座、安裝在該底座上的電機以及可由該電機驅動的曲柄連杆機構，曲柄連杆機構的連杆兩端通過可拆卸連接分別連接著曲柄和搖杆，還包括安裝在所述底座上的裝有激振器的激振器支座和擋塊，擋塊在底座上位置可調並可伸出該底座，曲柄連杆機構的連杆拆卸後，曲柄或搖杆與連杆相連的一端可由擋塊固定支承，便形成了簡支梁結構模型，若將擋塊移去或移開，不與曲柄接觸，可將電機的輸出軸固定或者將使用的剎車電機掉電，便形成懸臂梁結構模型，此外還可在電動機軸與曲柄間通過一段長軸相連接，便可做扭轉振動實驗，因此，本發明可變成多種振動結構模型，做多種結構的振動實驗。
文檔編號G01M7/02GK102419244SQ201110418868
公開日2012年4月18日 申請日期2011年12月15日 優先權日2011年12月15日
發明者劉洋, 李兆軍, 梁光輝, 毛濤, 龍慧 申請人:廣西大學