一种不完全齿轮齿条造波机装置及其造波方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109253858A(43)申请公布日2019.01.22(21)申请号201811217313.7(22)申请日2018.10.18(71)申请人浙江大学地址310058浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号(72)发明人梁旭阮永都邓禹王体涛(74)专利代理机构杭州求是专利事务所有限公司33200代理人郑海峰(51)Int.Cl.G01M10/00(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图3页(54)发明名称一种不完全齿轮齿条造波机装置及其造波方法(57)摘要本发明公开了一种不完全齿轮齿条造波机装置及其造波方法，属于造波实验技术领域。本发明的一种不完全齿轮齿条造波机装置包括不完全齿轮、齿条结构、固定滑块机构、造波板、支撑结构、造波浮球、实验水槽和伺服电机与驱动器等组成的控制系统，其结构简单、易于装卸、成本低廉且容易搭建，可以灵活选择造波模式，即在伺服电机驱动运转的情况下均能实现推板、点波源或间歇性造波，并可以通过调整造波板角度在控制系统下造出不同频率和波幅的水波，为周期性结构或超材料结构调控水波的研究提供一种新的实验技术。CN109253858ACN109253858A权利要求书1/2页1.一种不完全齿轮齿条造波机装置，其特征在于包括不完全齿轮、齿条结构、固定滑块机构、传动结构、造波装置和实验水槽；所述的不完全齿轮中心位置固定，其轮齿在圆周上连续分布，且轮齿数量在圆周上连续分布的角度小于等于180°；所述的齿条结构包括一体化设计或固连为一体的第一齿条和第二齿条；第一齿条和第二齿条互相平行且其上的齿相对设置；不完全齿轮位于两个齿条之间；在不完全齿轮转动的一个周期中，不完全齿轮能与第一齿条和第二齿条分别啮合；所述的齿条结构两端均由固定滑块机构支撑固定，且齿条结构可相对固定滑块机构往复运动；所述的齿条结构与所述的造波装置通过传动结构连接；向造波装置传递往复运动；所述的造波装置设置在实验水槽内通过往复运动产生波浪。2.根据权利要求1所述的不完全齿轮齿条造波机装置，其特征在于所述的造波装置为造波浮球；造波浮球位于实验水槽的水面上，所述的传动结构与造波浮球相连输出竖直方向的上下往复运动。3.根据权利要求1所述的不完全齿轮齿条造波机装置，其特征在于所述的造波装置为造波板；所述造波板上端高出水面，下端与实验水槽底部接触；所述的传动结构与造波板相连输出水平方向的往复运动。4.根据权利要求3所述的不完全齿轮齿条造波机装置，其特征在于所述的传动结构包括斜支撑结构和直支撑结构；所述直支撑结构上端与齿条结构铰接，下端与造波板固定连接；所述斜支撑结构上端通过固定角度连于齿条结构，下端与造波板通过铰接连接。5.根据权利要求4所述的不完全齿轮齿条造波机装置，其特征在于所述的斜支撑结构为长度可伸缩设计，通过调节斜支撑结构的长度，造波板与水面的夹角也会相应改变。6.根据权利要求3所述的不完全齿轮齿条造波机装置，其特征在于所述的造波板包括两层矩形板。7.根据权利要求1所述的不完全齿轮齿条造波机装置，其特征在于所述的不完全齿轮通过伺服电机驱动。8.根据权利要求7所述的不完全齿轮齿条造波机装置，其特征在于还包括控制系统，所述控制系统用于控制伺服电机的运转。9.一种如权利要求1所述装置的造波方法，其特征在于：A)当需要实现连续性造波时，所述不完全齿轮的轮齿数量在圆周上连续分布的角度为180°，所述不完全齿轮单向转动，不完全齿轮始终与第一齿条或第二齿条中的一条啮合，由于第一齿条和第二齿条相对设置，不完全齿轮与两个齿条配合过程中，齿条结构的运动方向相反；不完全齿轮转动过程中带动齿条结构连续往复运动，并通过传动结构与造波装置实现连续性造波；B)当需要实现间歇性造波时，所述不完全齿轮的轮齿数量在圆周上连续分布的角度小于180°；不完全齿轮单向转动，在不完全齿轮的运转的一个周期中，先与第一齿条啮合，此时齿条结构单向运动；随着不完全齿轮的继续转动，不完全齿轮与第一齿条脱离，此时不完全齿轮还未与第二齿条啮合，齿条结构停止运动；随后不完全齿轮继续转动，开始与第二齿条啮合，此时齿条结构反向运动；随着不完全齿轮的继续转动，不完全齿轮与第二齿条脱离，此时不完全齿轮还未与第一齿条啮合，齿条结构停止运动；不完全齿轮不断周期运转，2CN109253858A权利要求书2/2页带动齿条结构间歇性往复运动；通过传动结构与造波装置实现间歇性造波。10.一种如权利要求1所述装置的造波方法，其特征在于：A)当需要实现推板造波时，所述造波装置为造波板；造波板上端高出水面，下端与实验水槽底部接触；随着不完全齿轮的转动，齿条结构相对固定滑块机构往复运动；齿条结构通过传动结构向造波板输出水平方向的往复运动，从而实现推板造波；B)当需要实现