一种铝合金双层行星轮系变刚度组合结构

本发明涉及变刚度组合结构领域，特别是涉及一种铝合金双层行星轮系变刚度组合结构。

背景技术：

1、通过合理设计的组合结构可拥有传统结构不具备的静/动力学性能，组合结构极大拓宽结构领域的设计空间，在智能材料、航空航天等多个领域具有重大的应用潜力。现有组合结构仍存在以下问题：1）多数组合结构通过调整材料及设计不同类型的物理结构以实现预期刚度特性，但仅能工作在且既定刚度特性之下而难以依据实际需求进行动态调控；2）部分组合结构的刚度性能可调但调整范围较小或在其可调范围内不连续。

2、为解决上述问题，本发明提出一种铝合金双层行星轮系变刚度组合结构，充分利用不同角度行星轮下行星轮系内齿圈具有不同受力情况的特点及齿轮传动准确可靠的优点，进一步结合可控外部动力实现结构刚度快速准确调整，在减振降噪领域具有广阔的应用前景。为组合结构设计提供理论支撑，填补相关技术空白，推动变刚度组合结构理论发展，具有较大的社会效益与经济效益。

技术实现思路

1、为克服现有技术不足，填补相关技术空白，本发明提供了一种铝合金双层行星轮系变刚度组合结构，本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

2、一种铝合金双层行星轮系变刚度组合结构含有平面构型及空间构型；平面构型由平面阵列的双层行星轮系单胞、转动控制系统及外辅助架组成；空间构型由空间阵列的双层行星轮系单胞、转动控制系统及外辅助架组成；

3、双层行星轮系单胞由齿圈、行星架、转动轴、第一层太阳轮、第二层太阳轮、第一层行星轮、第二层行星轮组成；转动控制系统由转动齿轮、惰轮、惰轮支撑轴组成；

4、第一层太阳轮、第二层太阳轮与转动齿轮同轴；第一层太阳轮与第一层行星轮啮合，第一层行星轮与齿圈啮合；第二层太阳轮与第二层行星轮啮合，第二层行星轮与齿圈啮合；第一层太阳轮、第二层太阳轮与转动轴之间采用过盈配合，行星架与转动轴之间采用间隙配合；第一层行星轮对称布置在第一层太阳轮的左右两侧，第二层行星轮对称布置在第二层太阳轮的上下两侧，第一层行星轮与第二层行星轮在空间呈十字分布，第一层太阳轮与第二层太阳轮沿转动轴轴向存在间隙，第一层行星轮、第二层行星轮与行星架之间采用间隙配合；

5、外辅助架含有口形、十字、c形三种类型，外辅助架内外侧同时设有倒角；外辅助架内侧设有凹槽，齿圈外侧设有凸台，齿圈的凸台与外辅助架的凹槽配合使用；外辅助架的垂向刚度应远小于齿圈所阵列结构的垂向刚度；口形外辅助架为封闭环形结构，十字外辅助架为封闭十字形结构，c形外辅助架为右凹封闭结构，将阵列的双层行星轮系单胞包围在其中；

6、转动齿轮与转动轴之间采用过盈配合，齿圈与惰轮支撑轴之间固定连接；惰轮轴向固定于惰轮支撑轴，用于确保所有转动齿轮的转动方向及转动角度相同；转动轴头部设有凸台，尾部设有凹槽，通过任意一转动轴尾部凹槽输入外部作用力可控制所有转动齿轮同向同角度转动，进一步可控制所有转动轴及第一层太阳轮、第二层太阳轮转动；

7、空间构型中任意转动轴的头部凸台与轴向相邻转动轴的尾部凹槽相配合以控制所有转动轴及转动齿轮转动；

8、组合结构在垂直载荷作用下将产生垂直变形，旋转转动轴可连续改变第一层行星轮及第二层行星轮与齿圈的空间相对位置，使组合结构在相同载荷下将具有光滑连续的垂向变形量，进而通过旋转转动轴实现组合结构的连续变刚度功能。

9、与现有技术相比，本发明的有益效果：充分应用不同角度行星轮下行星轮系内齿圈具有不同受力情况的特点及齿轮传动准确可靠的优点，进一步结合可控外部动力可实现结构刚度快速准确调整，在减振降噪领域具有广阔的应用前为组合结构或力学超结构设计提供理论支撑，填补相关技术空白，推动变刚度组合结构理论发展，具有较大的社会效益与经济效益。

技术特征：

1.一种铝合金双层行星轮系变刚度组合结构，其特征在于含有平面构型及空间构型；平面构型由平面阵列的双层行星轮系单胞、转动控制系统及外辅助架组成；空间构型由空间阵列的双层行星轮系单胞、转动控制系统及外辅助架组成；

技术总结
本发明公开了一种铝合金双层行星轮系变刚度组合结构，由阵列的双层行星轮系单胞、转动控制系统及外辅助架组成；双层行星轮系单胞由齿圈、行星架、转动轴、第一层太阳轮、第二层太阳轮、第一层行星轮、第二层行星轮组成；转动控制系统由转动齿轮、惰轮、惰轮支撑轴组成；垂直载荷作用下组合结构将产生垂直变形，通过旋转转动轴可连续改变第一层行星轮及第二层行星轮与齿圈在空间中的相对位置，进而连续改变载荷作用下的组合结构垂向变形量，以实现连续变刚度功能；本发明的有益效果是为变刚度组合结构及减振工程应用提供可行设计方法。

技术研发人员：莫帅,陈科任,唐旭,魏红,黄祖瑞,刘翊恒,黄轩,刘文斌,王震,曾彦钧
受保护的技术使用者：广西大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15