变刚度的记忆合金弹簧体及其劲度系数变化方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种变刚度的记忆合金弹黃体及其劲度系数变化方法。
【背景技术】
[0002] 弹黃是一种很常见的机械结构。传统的弹黃其劲度系数是一个常值，后来人们设 计出一种可W改变劲度系数的螺旋弹黃，不过运类弹黃是根据载荷的大小被动地改变自己 的刚度的，不能满足某些特殊的工程需求。
[0003] 记忆合金是一种刚度可变的金属，其状态有低溫下的马氏体相和高溫下的奥氏体 相两种，奥氏体状态下的弹性模量可达马氏体状态下的两到Ξ倍。运个特性可W用来制作 劲度系数可变的弹黃。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是为了解决现有的弹黃的劲度系数是常值，无法自动改变的问题， 而提出一种变刚度的记忆合金弹黃体及其劲度系数变化方法。
[0005] -种变刚度的记忆合金弹黃体，其组成包括:控制器、一组弹黃和一组隔板，所有 弹黃在相同的形变方向排列，隔板与弹黃相间设置成一体结构，每根弹黃的两端均通过引 线与控制器连接;其中，
[0006] 隔板位于整个弹黃体的两端，隔板的数量比弹黃的数量多一个。
[0007] -种变刚度的记忆合金弹黃体的劲度系数变化方法，
[000引步骤一、在To溫度下，将形状记忆合金制作成一组劲度系数为ki的弹黃；i = 3， 4···30;
[0009] 步骤二、在Τι溫度下，将一组劲度系数为ki的弹黃变为劲度系数为k/的弹黃；
[0010] 步骤Ξ、把一组经步骤二操作后的排列在相同形变方向的弹黃与隔板相间设置形 成一个新的弹黃体结构，且由各弹黃的劲度系数构成了弹黃体结构的劲度系数ko;
[0011] 步骤四、控制器通过引线供电并将第i根弹黃加热至To溫度，被加热的第i根弹黃 因溫度的改变而产生形变，进而因形变产生劲度系数的改变，从而改变整个弹黃体的劲度 系数；
[0012] 步骤五、形变的弹黃工作结束后，控制器结束对相应弹黃加热过程的控制，整个弹 黃体开始形变恢复至Τι溫度下劲度系数ko的状态。
[0013] 本发明的有益效果为：
[0014] 本发明是了解决现有的弹黃的劲度系数是常值，无法自动改变的问题，而提出一 种变刚度的记忆合金弹黃体及其劲度系数变化方法。通过改变构成弹黃体的弹黃中的一个 或多个，实现根据使用需要自动改变整体的进度系数的目的，W满足不同工程情况的需求。
[0015] 在实际运用中，多根弹黃在相同的形变方向上通过隔板固定连接，可W通过只加 热一根或同时加热多根弹黃，得到具有多种劲度系数的弹黃体。根据每根形状记忆合金材 料制作的弹黃在不同的溫度下具有的不同劲度系数，当由N根弹黃组成的弹黃体系统可W 实现种不同的劲度系数的弹黃体。具有使用范围广，且劲度系数变换过程简单、可控的优 点。
【附图说明】
[0016] 图1为本发明设及的整个弹黃体的结构示意图；
[0017] 图2为本发明设及的弹黃体中第2根弹黃k2处于一种工作状态下的结构示意图；图 中，弹黃体起初处于图2的状态下，即每根弹黃都是没有加热的状态，运时弹黃体的劲度系 数为ko,由于工作情况的变化，需要弹黃体的劲度系数变为k(/，经计算发现加热弹黃k2可W 满足所需刚度，于是控制器给弹黃k2供电，弹黃k2受热劲度系数发生改变，从而使整体的劲 度系数变为k(/。
[0018] 值得说明的是，为了画图方便，图里只用了討良弹黃，在例子中也对一根弹黃加热。 而在实际运用中，可W多根弹黃排列构成一个弹黃体，也可W选择加热其中一根或同时加 热几根弹黃，从而实现更多的劲度系数。
【具体实施方式】
【具体实施方式】 [0019] 一：
[0020] 本实施方式的变刚度的记忆合金弹黃体，结合图1所示，其组成包括:控制器1、一 组弹黃2和一组隔板3,所有弹黃2在相同的形变方向排列，隔板3与弹黃2相间设置成一体结 构，每根弹黃2的两端均通过引线4与控制器1连接;其中，
[0021] 隔板3位于整个弹黃体的两端，隔板3的数量比弹黃2的数量多一个。
【具体实施方式】 [0022] 二：
[0023] 与【具体实施方式】一不同的是，本实施方式的变刚度的记忆合金弹黃体，所述弹黃2 个数为3-20个。
【具体实施方式】 [0024] Ξ:
[0025] 与【具体实施方式】一或二不同的是，本实施方式的变刚度的记忆合金弹黃体，所述 弹黃2个数为10个。
[00%]【具体实施方式】四：
[0027] 与【具体实施方式】一不同的是，本实施方式的变刚度的记忆合金弹黃体，所述弹黃2 采用形状记忆合金材料制作。
【具体实施方式】 [0028] 五：
[0029] 与【具体实施方式】一、二或四不同的是，本实施方式的变刚度的记忆合金弹黃体，所 述隔板3采用绝缘材料制作。
【具体实施方式】 [0030] 六：
[0031] 与【具体实施方式】五不同的是，本实施方式的变刚度的记忆合金弹黃体，所述引线4 采用低电阻导电材料制作，电阻约为0.001-0.005Ω。
【具体实施方式】 [0032] 屯：
[0033] 本实施方式的变刚度的记忆合金弹黃体的劲度系数变化方法，所述劲度系数变化 方法通过W下步骤实现：
[0034] 步骤一、在To溫度下，将形状记忆合金制作成一组劲度系数为ki的弹黃2; 1 = 3， 4···30;
[0035] 步骤二、在Τι溫度下，将一组劲度系数为ki的弹黃变为劲度系数为k/的弹黃2;
[0036] 步骤Ξ、利用形状记忆合金在高溫和低溫时刚度的不同特性，把一组经步骤二操 作后的排列在相同形变方向的弹黃2与隔板3相间设置形成一个新的弹黃体结构，且由各弹 黃2的劲度系数构成了弹黃体结构的劲度系数ko;
[0037] 步骤四、控制器通过引线供电并将第i根弹黃加热至To溫度，被加热的第i根弹黃2 因溫度的改变而产生形变，进而因形变产生劲度系数的改变，从而改变整个弹黃体的劲度 系数，且整个加热、形变过程是可控的；
[0038] 步骤五、形变的弹黃2工作结束后，控制器结束对相应弹黃巧日热过程的控制，整个 弹黃体开始形变恢复至Τι溫度下劲度系数ko的状态。
【具体实施方式】 [0039] 八：
[0040] 与【具体实施方式】五不同的是，本实施方式的变刚度的记忆合金弹黃体的劲度系数 变化方法，步骤Ξ所述弹黃体结构的劲度系数ko满足下述关系：
[0041] 其中，ko为Τι溫度下整个弹黃体结构的劲度系数，k/为Τι溫度下各个弹黃2的劲度 系数。
【具体实施方式】 [0042] 九：
[0043] 与【具体实施方式】五不同的是，本实施方式的变刚度的记忆合金弹黃体的劲度系数 变化方法，步骤四所述第i根弹黃2因溫度的改变而产生形变，进而因形变产生劲度系数的 改变，从而改变整个弹黃体的劲度系数时，第i根弹黃2因形变产生劲度系数的改变其变化 量为Δ k/，则整个弹黃体结构的劲度系数的变化量为：
[0044] 本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，本领域 技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但运些相应的改变和变形都应属于 本发明所附的权利要求的保护范围。
【主权项】
1. 一种变刚度的记忆合金弹黃体，其特征在于：其组成包括:控制器（1)、一组弹黃(2) 和一组隔板(3)，所有弹黃(2)在相同的形变方向排列，隔板(3)与弹黃(2)相间设置成一体 结构，每根弹黃(2)的两端均通过引线(4)与控制器(1)连接;其中， 隔板(3)位于整个弹黃体的两端，隔板(3)的数量比弹黃(2)的数量多一个。2. 根据权利要求1所述变刚度的记忆合金弹黃体，其特征在于:所述弹黃(2)个数为3- 20个。3. 根据权利要求1或2所述变刚度的记忆合金弹黃体，其特征在于:所述弹黃(2)个数为 10个。4. 根据权利要求3所述变刚度的记忆合金弹黃体，其特征在于:所述弹黃(2)采用形状 记忆合金材料制作。5. 根据权利要求1、2或4所述变刚度的记忆合金弹黃体，其特征在于:所述隔板(3)采用 绝缘材料制作。6. 根据权利要求5所述变刚度的记忆合金弹黃体，其特征在于:所述引线(4)采用低电 阻导电材料制作，电阻约为0.001 -0.005 Ω。7. -种上述任一权利要求所述变刚度的记忆合金弹黃体的劲度系数变化方法，其特征 在于： 步骤一、在To溫度下，将形状记忆合金制作成一组劲度系数为ki的弹黃（2); 1 = 3，4...30； 步骤二、在Τι溫度下，将一组劲度系数为ki的弹黃(2)变为劲度系数为k/的弹黃(2); 步骤Ξ、把一组经步骤二操作后的排列在相同形变方向的弹黃(2)与隔板(3)相间设置 形成一个新的弹黃体结构，且由各弹黃(2)的劲度系数构成了弹黃体结构的劲度系数ko; 步骤四、控制器通过引线(4)供电并将第i根弹黃(2)加热至To溫度，被加热的第i根弹黃 (2)因溫度的改变而产生形变，进而因形变产生劲度系数的改变，从而改变整个弹黃体的劲 度系数； 步骤五、形变的弹黃(2)工作结束后，控制器结束对相应弹黃(2)加热过程的控制，整个 弹黃体开始形变恢复至Τι溫度下劲度系数ko的状态。8. 根据权利要求7所述变刚度的记忆合金弹黃体的劲度系数变化方法，其特征在于:步 骤Ξ所述弹黃体结构的劲度系数ko满足下述关系：其中，ko为Τι溫度下整个弹黃体结构的劲度系数，k/为Τι溫度下各个弹黃(2)的劲度系 数。9. 根据权利要求8所述变刚度的记忆合金弹黃体的劲度系数变化方法，其特征在于:步 骤四所述第i根弹黃(2)因溫度的改变而产生形变，进而因形变产生劲度系数的改变，从而 改变整个弹黃体的劲度系数时，第i根弹黃（2)因形变产生劲度系数的改变其变化量为Δ k/，则整个弹黃体结构的劲度系数的变化量为：
【专利摘要】变刚度的记忆合金弹簧体及其劲度系数变化方法，属于弹簧领域。现有的弹簧的劲度系数是常值，无法自动改变的问题。变刚度的记忆合金弹簧体，其组成包括：控制器(1)、一组弹簧(2)和一组隔板(3)，所有弹簧(2)在相同的形变方向排列，隔板(3)与弹簧(2)相间设置成一体结构，每根弹簧(2)的两端均通过引线(4)与控制器(1)连接。变刚度的记忆合金弹簧体的劲度系数变化方法，把一组排列在相同形变方向的弹簧(2)与隔板(3)相间设置形成一个新的弹簧体结构；用控制器将第i根弹簧(2)加热至T0温度，进而因形变产生劲度系数的改变，从而改变整个弹簧体的劲度系数。本发明具有劲度系数自动变换的优点。
【IPC分类】C21D9/02, F16F3/04
【公开号】CN105570366
【申请号】CN201511008888
【发明人】孙健, 杜林喆, 刘彦菊, 冷劲松
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2015年12月28日