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专利名称：综合振动实验台的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种实验台，尤其是综合振动实验台。
背景技术：
目前，振动实验台主要为单一的悬臂梁结构、简支梁结构、组合结构的振动实验装置或悬壁梁与简支梁两者结构组合的振动实验装置，这些振动实验装置只能做一种或者两种结构的振动实验，因此，当需要同时做悬臂梁结构的振动实验、简支梁结构的振动实验和组合结构的振动实验时，需要购置多台振动实验设备才能满足使用要求，购置多台振动实验设备不仅需要花费较多的经费，同时还会占用实验室的空间。申请人:在2010年6月出版的《实验室研究与探索》第6期杂志中发表了一篇《机械动力学综合振动实验台的研制》的文章，该文中公开了一种能做组合结构中连杆机构的振动实验的综合振动实验台，该综合振动实验台包括电机、曲柄连杆机构、两个轴承座、长轴， 电机和两个轴承座安装在实验台面上，两个轴承座呈直线布置安装在实验台面的边沿，长轴的一端通过联轴器连接在电机的输出轴上，另一端穿过其中一个轴承座并伸出于实验台面，曲柄连杆机构的曲柄一端通过转动连接连接在长轴伸出于实验台面的那一端，另一端与连杆的一端转动连接，连杆的另一端与摇杆一端可转动连接，摇杆的另一端连接另外一个轴承座，该综合实验台在用于做连杆机构组合结构的振动实验台时，即弹性连杆机构的非线性振动实验时，电机驱动长轴旋转，长轴带动曲柄连杆机构运动，因连杆机构在运行过程中具有诸多非线性因素的影响，例如构件大几何变形引起的非性线因素、构件联接处轴承间隙引起的非线性因素等，连杆机构将产生组合共振、超谐共振、次谐共振、多重共振等非线性振动特性，通过在连杆机构上安装传感器，将所得实验数据进行进行分析、处理，即可完成该连杆机构的组合结构非线性振动实验，但是在做悬臂梁或简支梁结构的实验时， 不改变结构模型，仍采用上述连杆机构的结构模型，根据张策编写的《弹性连杆机构的分析与设计》一书中第148 151页中关于电动机-弹性连杆机构系统的特点的描述，该实验台中的曲柄可视为悬臂梁，连杆和摇杆可视为简支梁，因此，这样的综合实验台做悬壁梁的振动实验时，将曲柄视为悬臂梁，电动机-弹性连杆机构的其它部分当作为一附加质量考虑， 该综合实验台做简支梁的振动实验时，将连杆或摇杆视为简支梁，同样将电动机-弹性连杆机构除视为简支梁结构的部分外，其它部分均作为一附加质量考虑，这样的综合实验台能完成悬臂梁或简支梁结构的振动实验，但由于附加部分质量计算起来相当困难，所得实验数据还需将附加部分质量考虑进去再进行分析，且实验数据处理起来相当繁琐，同时，由于该综合实验台做振动实验时的悬臂梁或简支梁结构仍为连杆机构，不同于一般振动实验时悬臂梁或简支梁结构模型，例如，将连杆或摇杆视为简支梁结构做振动实验时，连杆和摇杆均难以呈一条水平直线，常是在连杆和摇杆倾斜时做的振动实验，即使能呈一条水平直线，由于连杆机构本身的运动特性，调节起来也比较麻烦，给使用带来一定的局限性
发明内容
本发明的目的在于提供一种能做多种结构的振动实验且变换振动实验模型结构过程简单、变换后的振动实验模型结构同于一般振动结构实验模型的综合振动实验台。本发明提供的这种综合振动实验台，包括底座、安装在该底座上的电机以及可由该电机驱动的曲柄连杆机构，所述曲柄连杆机构的连杆两端通过可拆卸连接分别连接着曲柄和摇杆，其特征在于还包括安装在所述底座上的装有激振器的激振器支座和挡块，所述挡块在底座上的位置可调并可伸出该底座，所述曲柄连杆机构的连杆拆卸后，所述曲柄或摇杆与连杆相连的一端可由挡块固定支承。所述挡块与底座间设有滑块，所述底座开有长条形凹槽，所述滑块可沿长条形凹槽移动。所述挡块通过两个调位螺钉穿过挡块和滑块上的分别与该调位螺钉相配合的两个调位螺孔连接，所述滑块上还设有一个换位螺孔，挡块调位后，其中一个调位螺钉和与该调位螺钉配合的调位螺孔的位置不变，另一个调位螺钉从原位置换至拧过调位后的另一个调位螺孔与滑块上的换位螺孔相配。所述两个调位螺孔和一个换位螺孔呈L型布置所述滑块上，所述换位螺孔设置在 L型的一头。所述挡块上设有固定支承螺孔，所述曲柄或摇杆上设有与该固定支承螺孔相同螺纹的固定螺孔。所述电机的输出轴通过联轴器与一长轴相连，该长轴的另一端连接曲柄的一端。所述电机为刹车电机。所述长轴的轴向两侧设置一对相向布置的可夹住长轴的弧形板，所述弧形板安装在弧形板支座上。本发明由于挡块在底座上位置可调并可伸出该底座，做完连杆机构的组合结构的振动实验后，将连杆从连杆机构拆卸下，并使挡块调至伸出底座，再将曲柄或摇杆原来与连杆相连的端头固定支承在挡块上，便形成了简支梁结构模型，若将挡块移去或移开，不与曲柄接触，可将电机的输出轴固定或者将使用的刹车电机掉电，便形成悬臂梁结构模型，此外还可在电动机轴与曲柄间通过一段长轴相连接，便可做扭转振动实验，因此，本发明可变成多种振动结构模型，做多种结构的振动实验，同时通过拆装连杆和调节挡块，便可实现多种振动结构模型的变换，变换振动实验结构模型简单、容易，加之形成的简支梁结构、悬壁梁结构模型同于一般振动实验简支梁、悬臂梁结构模型，提高了设备的通用性，同时便于分析、计算。


图1是本发明综合振动实验台结构示意图；图2是本发明综合振动实验台的挡块结构示意图；图3是本发明综合振动实验台的滑块结构示意图；图4是本发明综合振动实验台的夹环结构示意图；图5是本发明综合振动实验台的连接销轴结构示意图；图6是本发明综合振动实验台用于做连杆机构组合结构振动实验时工作状态示意图7是本发明综合振动实验台的曲柄用于做简支梁振动实验时工作状态示意图；图8是本发明综合振动实验台的摇杆用于做简支梁振动实验时工作状态示意图；图9是本发明综合振动实验台的曲柄用于做悬臂梁振动实验时第一种实施方式工作状态示意图；图10是本发明综合振动实验台的曲柄用于做悬臂梁振动实验时第二种实施方式工作状态示意具体实施例方式从图1可以看出，本发明这种综合振动实验台，包括底座1、曲柄连杆机构2、长轴 3、滑块41、挡块42、激振器51、激振器支座52、电机6、两个轴承座7。底座1由电机底座11 和台座15构成，电机底座11和台座15固定在实验桌9上，电机底座11的两块平行的支撑板12固定在实验桌9上，支撑板12的上方再固定一块水平的电机座板13，电机座板13上沿支撑板12方向的两边各开有两个通槽14，电机6通过螺栓62穿过通槽14将其固定在电机座板13上。台座15固定安装在实验桌9桌面的边沿，台座15的前面与实验桌9前面共面，沿台座15的延伸方向开有贯通台座15的长条形凹槽16，长条形凹槽16的凹口 17的宽度小于槽底的宽度，长条形凹槽16开有两个从前面贯穿的左拆装口 18和右拆装口 19。两个轴承座7内分别装有滚动轴承，分别连着曲柄连杆机构2的曲柄端和摇杆端，两个轴承座 7分别通过两个调位螺栓71固定在台座15的两端，调位螺栓71的底端穿过长条形凹槽16 的凹口 17通过螺纹连接一调位方块72，调位方块72位于长条形凹槽16的底部，调位方块 72的宽度略小于长条形凹槽底部的宽度，使调位方块72能在长条形凹槽16中移动，调位方块72的长度小于左拆装口 18和右拆装口 19的宽度，调位方块72便能从位于长条形凹槽 16的左拆装口 18和右拆装口 19中移出，此时，旋转调位螺栓71，由于长条形凹槽16的限位作用，调位方块72将不能转动，调位螺栓71旋进调位方块72中，调位方块72的上表面将与长条形凹槽16的槽内顶面紧贴，这样，轴承座7便固定在台座15上，旋松调位螺栓71， 调位方块72的上表面将与长条形凹槽16的槽内顶面脱离，轴承座7便可在长条形凹槽16 内带动调位方块72移动。滑块41和激振器支座52也是借助于调位螺栓71和调位方块72 固定在台座15上，滑块41开有两个沉头槽43，使调位螺栓71不凸出于滑块41上表面，拧松装在滑块41和激振器支座52各自的调位螺栓71，便可调节滑块41和激振器支座52在台座15上的位置，由于调节方块72的长度小于左拆装口 18和右拆装口 19的宽度，可将激振器支座52从左拆装口 18或右拆装口 19中移出，激振器支座52的上部设有一水平伸出的激振器夹板53，激振器夹板53的后面通过螺钉与激振器支座52的上部形成可拆卸连接， 激振器夹板53中部形成一个安装激振器51的卡环M，卡环M夹住激振器51并通过螺钉拧紧卡环的两端的板块阳将激振器51安装在激振器支座52上。挡块42通过左调位螺钉44和右调位螺钉45两个调节螺钉连接在滑块41上，再结合图2和图3可看出，挡块42和滑块41上均开有与左调位螺钉44和右调位螺钉45两个调位螺钉相配的左调位螺孔46和右调位螺孔47，挡块42上还开有两个固定支承螺孔49， 滑块41上还开有一换位螺孔48，换位螺孔48可与左调位螺钉44相配合，两个调位螺孔和一个换位螺孔48呈L形布置在滑块41上，左调位螺孔46和换位螺孔48分别布置在L形的两个端头，左调位螺孔46与右调位螺孔47中心线形成的平面与曲柄连杆机构2的平面相平行，换位螺孔48设置在L形的一端头，与设置在L形另一端头的左调位螺孔46的中心线的形成的平面与曲柄连杆机构2的平面斜交，换位螺孔48的中心线与右调位螺孔47的中心线形成的平面与曲柄连杆机构2的平面垂直，松开左调位螺钉44和右调位螺钉45，将左调位螺钉44拔出，挡块42以未拔出的右调位螺钉45为中心逆时针旋转90°，挡块42的左调位螺孔46即位于滑块41的换位螺孔48的上方，再将拔出的左调位螺钉44拧过挡块 42上的左调位螺孔46与换位螺孔48相配合，即可将挡块42的位置改变，此时，挡块42将伸出于底座1 一段长度，并且与曲柄连杆机构2的平面垂直相交，挡块42伸出台座15的长度超过曲柄连杆机构2与台座15前面间的距离，拆卸下曲柄连杆机构2的连杆后，曲柄或摇杆与连杆相连的一端便可支承在挡块42上，再通过螺纹连接将其与连杆相连的一端固定在挡块42的固定支承螺孔49上，曲柄或连杆便形成简支梁结构。电机6的输出轴61通过联轴器连接一长轴3，长轴3的另一端穿过靠近电机的轴承座7内的滚动轴承并伸出台座15，长轴3伸出于底座1的端头并通过第一个夹环241与曲柄连杆机构2的曲柄固定连接，再结合图4所示，夹环由一平板对称弯折而成，夹环的底部弯成一未封闭的环形圈25，从未封闭环形圈25弯折处延伸两块平行的凸板沈，两凸板沈上开有两个同轴螺孔，该同轴螺孔与固定支承螺孔49的螺纹相同，第一个夹环241形成的未封闭环形圈25箍紧在长轴3的端头上，第一个夹环Ml的两凸板沈夹住曲柄的一端并通过螺钉27连接在一起，曲柄的两端分别有两个与该螺钉27相配的螺孔，曲柄21的另一端通过第二个夹环242与连杆22形成可转动连接，此时，该夹环的两凸板沈夹住曲柄21 与连杆22相连接的那端头并通过螺钉27固定在曲柄上，该夹环的未封闭环形圈25箍紧一滚动轴承的外圈，滚动轴承的内圈与一连接销轴观的一端过盈配合连接，再给合图5可看出，连接销轴观的另一端沿径向延伸一径向板四，径向板四上开有两个螺孔，连接销轴观的径向板四借助于两个螺钉和该两个螺孔连接在连杆22的一端，连杆22的另一端再通过第三个夹环243和连接销轴观与摇杆23形成可转动连接，其连接方式与上述连杆22和曲柄21的连接方式相同，摇杆23的另一端与远离电机6的轴承座7形成可转动连接，摇杆23 仍插入第四个夹环244的两凸板沈中，并通过两螺钉将摇杆23与该夹环连接一起，该夹环的未封闭的环形圈25夹住一根连接轴8的端头，连接轴8的另一端插入远离电机的轴承座 7的滚动轴承中并与其过盈配合连接。如图6所示，将处于图1所示状态的综合振动实验台在用于做连杆机构的振动实验时，首先拆下激振器夹板53与激振器支座52相连接的螺钉，将安装有激振器51的激振器夹板53从激振器支座52拆卸下来，实验模型变为连杆机构的组合结构，即处于如图6所示的状态，便可开始做连杆机构的振动实验。如图7所示，将处于图1所示状态的综合振动实验台在用于做简支梁的振动实验时，首先松开曲柄连杆机构2连杆22上分别与曲柄21和摇杆23相连接的第二个夹环242 和第三个夹环243上两凸板沈上的螺钉，连杆22拆卸后，松开的与连杆22相连接的曲柄 21的一端便可绕靠近电机6的轴承座7转动，拧松挡块42上的左调位螺钉44和右调节螺钉45，将左调位螺钉44拔出，挡块42以未拨出的右调位螺钉45为中心逆时针旋转90度， 挡块42的左调位螺孔46即位于换位螺孔48的上方，再将拔出的左调位螺钉44拧过挡块 42左调位螺孔46与换位螺孔48相配合，即可将挡块42位置改变，松开的曲柄端便落在挡块42上，再松开滑块与底座相连接的调位螺栓71，便可将挡块42调节至所需的支承位置，使曲柄21上与连杆22连接的螺孔，即曲柄21上与第二个夹环242两凸板沈相对应的螺孔，位于固定支承螺孔49的上方，再通过螺钉拧过该螺孔与固定支承螺孔49配合，曲柄的两端便固定在台座上，实验模型变成简支梁结构形式，再松开激振器支座52上的调位螺栓 71，将带有激振器51的激振器支座52上移动到振动实验所需位置，便可进行简支梁实验。 如图8所示，摇杆23也可用于做简支梁振动实验，其调节方法与上述用曲柄做简支梁振动实验调节方法相同，此时，激振器支座52位于滑块41和远离电机6的轴承座7之间，这样， 便得到了两个简支梁模型，提高了设备的多用性。图9示出了将处于图1所示状态的综合振动实验台在用于做悬壁梁的振动实验时第一种实施方式，首先松开曲柄连杆机构2连杆22上分别与曲柄21和摇杆23相连接的第二个夹环242和第三个夹环243上两凸板沈上的螺钉，连杆22拆卸后，拧松滑块41与台座15的相连的调位螺栓71，使滑块41沿长条形凹槽16往摇杆23方向移动，直至曲柄21 落下不能支承在安装在滑块41的挡块42上，该电动机6选用刹车电机，电机掉电时，曲柄 21与电机6相连接的端头被固定，这时，曲柄21可视为悬臂梁结构，将带有激振器51的激振器支座52调至所需激励位置，便可进行悬壁梁振动实验。图10示出了将处于图1所示状态的综合振动实验台在用于做悬壁梁的振动实验时第二种实施方式，本实施方式不同于上一实施方式的区别在于在长轴3的轴向两侧设置一对相向布置的弧形板31，两个弧形夹板31的底端通过螺钉安装在固定于实验桌9上的弧形板支座32上，弧形夹板31的圆弧的半径与轴的半径相同，圆弧的长度小于轴的半个周长，两弧形夹板31通过螺栓连接，将长轴3固定，曲柄21与电机6相连接的端头即被固定， 这时，曲柄21可视为悬臂梁结构，将带有激振器51的激振器支座52调至所需激励位置，便可进行悬壁梁振动实验。此外，在做图6所示的连机机构组合结构的振动实验中时，可在长轴3的轴向位置布置测试元件，进行扭振实验，当然，在做图7和图8所示的简支梁振动实验将曲柄或摇杆与连杆的一端固定在挡块上时，可不利用曲柄或摇杆上与连杆连接的螺孔，而在曲柄或摇杆上再开设固定螺孔，利用此固定螺孔与固定支承螺孔49通过螺纹将曲柄或摇杆固定支承在挡块上。
权利要求
1.一种综合振动实验台，包括底座、安装在该底座上的电机以及可由该电机驱动的曲柄连杆机构，所述曲柄连杆机构的连杆两端通过可拆卸连接分别连接着曲柄和摇杆，其特征在于还包括安装在所述底座上的装有激振器的激振器支座和挡块，所述挡块在底座上的位置可调并可伸出该底座，所述曲柄连杆机构的连杆拆卸后，所述曲柄或摇杆与连杆相连的一端可由挡块固定支承。
2.根据权利要求1所述的综合振动实验台，其特征在于所述挡块与底座间设有滑块， 所述底座开有长条形凹槽，所述滑块可沿长条形凹槽移动。
3.根据权利要求2所述的综合振动实验台，其特征在于所述挡块通过两个调位螺钉穿过挡块和滑块上的分别与该调位螺钉相配合的两个调位螺孔连接，所述滑块上还设有一个换位螺孔，挡块调位后，其中一个调位螺钉和与该调位螺钉配合的调位螺孔的位置不变，另一个调位螺钉从原位置换至拧过调位后的另一个调位螺孔与滑块上的换位螺孔相配。
4.根据权利要求3所述的综合振动实验台，其特征在于所述两个调位螺孔和一个换位螺孔呈L型布置在所述滑块上，所述换位螺孔设置在L型的一头。
5.根据权利要求1所述的综合振动实验台，其特征在于所述挡块上设有固定支承螺孔，所述曲柄或摇杆上设有与该固定支承螺孔相同螺纹的固定螺孔。
6.根据权利要求1所述的综合振动实验台，其特征在于所述电机的输出轴通过联轴器与一长轴相连，该长轴的另一端连接曲柄的一端。
7.根据权利要求1所述的综合振动实验台，其特征在于所述电机为刹车电机。
8.根据权利要求6所述的综合振动实验台，其特征在于所述长轴的轴向两侧设置一对相向布置的可夹住长轴的弧形板，所述弧形板安装在弧形板支座上。
全文摘要
本发明公开的这种综合振动实验台，包括底座、安装在该底座上的电机以及可由该电机驱动的曲柄连杆机构，曲柄连杆机构的连杆两端通过可拆卸连接分别连接着曲柄和摇杆，还包括安装在所述底座上的装有激振器的激振器支座和挡块，挡块在底座上位置可调并可伸出该底座，曲柄连杆机构的连杆拆卸后，曲柄或摇杆与连杆相连的一端可由挡块固定支承，便形成了简支梁结构模型，若将挡块移去或移开，不与曲柄接触，可将电机的输出轴固定或者将使用的刹车电机掉电，便形成悬臂梁结构模型，此外还可在电动机轴与曲柄间通过一段长轴相连接，便可做扭转振动实验，因此，本发明可变成多种振动结构模型，做多种结构的振动实验。
文档编号G01M7/02GK102419244SQ201110418868
公开日2012年4月18日 申请日期2011年12月15日 优先权日2011年12月15日
发明者刘洋, 李兆军, 梁光辉, 毛涛, 龙慧 申请人:广西大学