一种可调刚度的圆截面弹簧机构.pdf

一种可调刚度的圆截面弹簧机构，包括管体、圆截面弹簧、管套、钉紧螺钉以及调节螺钉，所述管体外壁设有外螺纹，管体内壁设有内螺纹，调节螺钉旋入内螺纹中形成第一螺旋副，圆截面弹簧旋入外螺纹中形成第二螺旋副，管套套装在管体外，管套上设有螺纹孔，钉紧螺钉安装在螺纹孔中。所述圆截面弹簧为圆柱形等节距螺旋弹簧。所述内螺纹和外螺纹的螺距相等。所述管体的内螺纹和外螺纹的升角小于第一螺旋副和第二螺旋副中最小的当量摩擦角。所述圆截面弹簧的刚度在设计范围内连续可调。本发明结构简单，能承受较大的载荷，稳定性高，在加载情况下也能对弹簧机构的刚度进行调节，并且调节刚度的过程简单，大大节约了调试时间，提高了样机的调试效率。

权利要求书
1.  一种可调刚度的圆截面弹簧机构，其特征在于，包括管体、圆截面弹簧、管套、钉紧螺钉以及调节螺钉，所述管体外壁设有外螺纹，管体内壁设有内螺纹，调节螺钉旋入内螺纹中形成第一螺旋副，圆截面弹簧旋入管体中形成第二螺旋副，管套套装在管体外，管套上设有螺纹孔，钉紧螺钉安装在螺纹孔中。

2.  如权利要求1所述的可调刚度的圆截面弹簧机构，其特征在于，所述圆截面弹簧为圆柱形等节距螺旋弹簧。

3.  如权利要求1～2任意一项所述的可调刚度的圆截面弹簧机构，其特征在于，所述内螺纹和外螺纹的螺距相等。

4.  如权利要求1～2任意一项所述的可调刚度的圆截面弹簧机构，其特征在于，所述管体的内螺纹和外螺纹的升角小于第一螺旋副和第二螺旋副中最小的当量摩擦角。

5.  如权利要求1～2任意一项所述的可调刚度的圆截面弹簧机构，其特征在于，所述圆截面弹簧的刚度在设计范围内连续可调。

说明书一种可调刚度的圆截面弹簧机构
技术领域
本发明涉及机械领域，具体是一种可调刚度的圆截面弹簧机构。
背景技术
可调刚度的弹簧在样机调试、模态分析等工程实践中有较大的需求，用以确定系统中某个弹簧的最佳刚度，以满足设计要求。为了实现调节弹簧刚度的目的，目前广泛采用的方法主要有三种：其一是生产多种刚度的弹簧，直到找到合适的刚度，这种方法成本高，样机的调试时间长，不能实现对弹簧刚度的连续调节；其二为使用电控或气控系统对弹簧的作用部分进行调节，这种系统结构复杂，体积庞大，不便于安装及使用，对周围环境要求高；其三是通过电磁弹簧实现，这种弹簧负载能力小，无法满足工程上的需求。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种可调刚度的圆截面弹簧机构。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种可调刚度的圆截面弹簧机构，包括管体、圆截面弹簧、管套、钉紧螺钉以及调节螺钉，所述管体外壁设有外螺纹，管体内壁设有内螺纹，调节螺钉旋入内螺纹中形成第一螺旋副，圆截面弹簧旋入管体中形成第二螺旋副，管套套装在管体外，管套上设有螺纹孔，钉紧螺钉安装在螺纹孔中。
所述圆截面弹簧为圆柱形等节距螺旋弹簧。
所述内螺纹和外螺纹的螺距相等。
所述管体的内螺纹和外螺纹的升角小于第一螺旋副和第二螺旋副中最小的当量摩擦角。
所述圆截面弹簧的刚度在设计范围内连续可调。
与现有技术相比较，本发明具备的有益效果：
本发明通过改变圆截面弹簧的有效作用长度实现对圆截面弹簧刚度的连续调节，并保持其静态长度不变。本发明结构简单，能承受较大的载荷，稳定性高，在加载情况下也能对圆截面弹簧的刚度进行调节，并且调节刚度的过程简单，大大节约了调试时间，提高了样机的调试效率。所述圆截面弹簧与常见弹簧的外形相差不大，可以对大多数的常见圆截面弹簧直接替换，不需要定制专门的夹具，更换前后周围零部件外形尺寸无需进行修改。由于圆截面弹簧的刚度是连续可调的，故得出的数据将会更加精确。可以重复利用并能应用于多种不同场合，通用性强，有效降低了生产成本，缩短了研发周期。
附图说明
图1为本发明所述圆截面弹簧机构装配图。
图2为本发明所述圆截面弹簧机构立体装配图。
图3为本发明所述圆截面弹簧机构管体的示意图。
图4为本发明所述圆截面弹簧机构管体的剖视图。
图5为本发明所述圆截面弹簧机构调节螺钉的示意图。
图6为本发明所述圆截面弹簧机构圆截面弹簧的示意图。
图7为本发明所述圆截面弹簧机构管套的示意图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明的技术方案作进一步阐述。
实施例1
一种可调刚度的圆截面弹簧机构，包括管体2、圆截面弹簧1、管套4、钉紧螺钉3以及调节螺钉6，所述管体2外壁设有外螺纹，管体2内壁设有内螺纹，调节螺钉6旋入内螺纹中形成第一螺旋副，圆截面弹簧1旋入管体2中形成第二螺旋副，管套4套装在管体2外，管套4上设有螺纹孔5，钉紧螺钉3安装在螺纹孔5中。
所述圆截面弹簧1为圆柱形等节距螺旋弹簧。
所述内螺纹和外螺纹的螺距相等。
所述管体2的内螺纹和外螺纹的升角小于第一螺旋副和第二螺旋副中最小的当量摩擦角。
所述圆截面弹簧1的刚度在设计范围内连续可调。
工作原理及其过程：
通过圆截面弹簧及管体的相对同轴转动，可以使二者间产生轴向位移，并以此改变圆截面弹簧的伸出长度，即改变圆截面弹簧的实际作用长度，达到调节圆截面弹簧刚度的目的。由于所述内螺纹和外螺纹的螺距相等，在圆截面弹簧和调节螺钉不发生相对转动时，通过旋转管体，可实现改变圆截面弹簧刚度的同时，保持圆截面弹簧机构的长度不变。
圆截面弹簧中只有处在管体外螺纹以外的部分在工作，其余部分与管体保持刚性接触。由于管体的内螺纹和外螺纹的升角小于第一螺旋副和第二螺旋副中最小的当量摩擦角，故在正常工作过程中，第一螺旋副和第二螺旋副均处于自锁状态，整个系统与普通圆截面弹簧的力学性能相同，只有在外力作用下，管体才会发生旋转，使圆截面弹簧的刚度发生改变。
所述管套的作用是保证圆截面弹簧在施加轴向外力的过程中，不会滑出外螺纹，并且通过钉紧螺钉可以调节管套和管体之间的相对位置。