一种基于高频高阻尼隔振碟形垫片的隔振组件制造技术

本发明专利技术公开了一种基于高频高阻尼隔振碟形垫片的隔振组件，包括螺栓、螺母，还包括套设于螺栓上的两个阻尼合金碟片、平垫、上模拟组件、下模拟组件，所述两个阻尼合金碟片安装于上模拟组件和下模拟组件之间，所述平垫安装于两个阻尼合金碟片之间，所述螺母从最外侧拧紧于螺栓上，所述阻尼合金碟片包括內缘和外缘，所述內缘相对于外缘沿轴向凸出，从而使整个阻尼合金碟片呈圆台状，所述內缘沿周向布置有若干个齿凸，两个阻尼合金碟片的齿凸对齿凸对称设置。本发明专利技术能够替代传动隔振结构，抑制和隔离非特定外部高频振动，降低成本，减少空间占用需求，并使得车辆的轻量化程度提高，改善操控舒适性。

A vibration isolation module based on high frequency and high damping disc gasket

【技术实现步骤摘要】
一种基于高频高阻尼隔振碟形垫片的隔振组件
本专利技术涉及一种隔振组件，特别涉及一种基于高频高阻尼隔振碟形垫片的隔振组件。
技术介绍
在机械设备系统中，由于外界或者内部动力源的存在，导致系统会产生不同程度的振动，而此类振动会大多影响设备的运行。为了降低振动对设备的影响，出现了不少减振措施，比如利用弹簧、主动/被动减振器等专用减振装备来减振或隔振。但每种减振方法都只能隔离对应的隔振频率，另外这些减振装备大多结构复杂、占用空间大、成本高，通常应用在空间结构尺寸不高和成本要求不敏感的应用场合。在一些应用场合，比如汽车悬架和车身的隔振应用中，由于振动频率成分复杂，故通常需要多种不同的减振器来消除传递到驾驶员和关键组件的振动。对于低频成分，通常利用弹簧来实现减振。对于中频振动，通常利用橡胶减震垫来实现。而对于复杂非特定振动频率的高频成分，却没有很好的方法。车辆设备中的复杂非特定高频振动源主要来自于路面对轮胎的激励，该激励会通过悬架系统传递给车身，再通过车身传递给驾驶人员，从而影响驾驶人员的舒适性。由于该振动源主要来自于路面的激励，故最好的方法是在离振动源最近的悬架系统中实现对该频率成分振动的隔离。对于此类非特定频率的高频成分，目前主流的做法是采用大结构尺寸的橡胶垫或者采用油压阻尼器来实现振动抑制，这种方法不但占用空间大，且价格昂贵。
技术实现思路
本专利技术的目的是替代传动隔振结构，抑制和隔离非特定外部高频振动，降低成本，减少空间占用需求，并使得车辆的轻量化程度提高，改善操控舒适性。本专利技术采用的技术方案如下：一种基于高频高阻尼隔振碟形垫片的隔振组件，包括螺栓、螺母，还包括套设于螺栓上的两个阻尼合金碟片、平垫、上模拟组件、下模拟组件，所述两个阻尼合金碟片安装于上模拟组件和下模拟组件之间，所述平垫安装于两个阻尼合金碟片之间，所述螺母从最外侧拧紧于螺栓上，所述阻尼合金碟片包括內缘和外缘，所述內缘相对于外缘沿轴向凸出，从而使整个阻尼合金碟片呈圆台状，所述內缘沿周向布置有若干个齿凸，两个阻尼合金碟片的齿凸对齿凸对称设置。更进一步的，所述上模拟组件可用于模拟车身负载，所述下模拟组件可用于模拟悬架和轮胎组件，所述螺栓和螺母的拧紧预紧力用于模拟车身和悬架系统之间的预紧力。更进一步的，所述阻尼合金碟片采用高锰基阻尼合金材料，或其它有相近阻尼效应和强度的阻尼合金。更进一步的，所述隔振组件自身的共振频率远离来自路面的主要激振频率。更进一步的，在同时满足设计参数区间C1、C2和C3的交集参数区间C4内，隔振组件获得最大阻尼比满足如下关系：f(a,b,c,d,e,f,n)＝max[ζ]C4＝C1∩C2∩C3。采用技术方案和有益效果如下：(1)采用与橡胶具有相近阻尼系数、且强度近似于低碳钢的高锰基阻尼合金材料(日本同类材料牌号为M2052)，设计基于阻尼合金的开口碟形垫片，该碟形垫片能够在外部负载的作用下产生最大形变但不超过塑性变形的形变量，从而利用该形变产生的结构阻尼效应来抑制高频振动；(2)通过对该阻尼合金开口碟形垫片进行参数化设计，以疲劳极限、最大可用空间和外部频率共振点作为边界条件，以最大阻尼比参数作为优化目标，通过优化设计理论，获得最优设计；(3)该技术方案能够替代现有的用于高频隔振的大尺寸橡胶垫，且由于无老化现象，故可以显著提高寿命。附图说明图1是基于高频高阻尼隔振碟形垫片的隔振组件总成立体图；图2是基于高频高阻尼隔振碟形垫片的隔振组件总成侧视图；图3是基于高频高阻尼隔振碟形垫片的隔振组件分解图；图4是开口碟形垫片尺寸图；图5是开口碟形垫片变形图；图6是开口碟形垫片应力图；图7是前六阶固有频率下的振型；其中，(a)第一阶变形图；(b)第二阶变形图；(c)第三阶变形图；(d)第四阶变形图；(e)第五阶变形图；(f)第六阶变形图。图中标记：1、螺栓；2、平垫；3、上模拟组件；4、阻尼合金碟片；5、下模拟组件；6、螺母。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。图1和2为基于高频高阻尼隔振碟形垫片的隔振组件总成图。图3为基于高频高阻尼隔振碟形垫片的隔振组件分解图。由图1-3可以看出，该隔振组件包括螺栓1、平垫2、上模拟组件3、阻尼合金碟形垫片4、下模拟组件5和螺母6。两个阻尼合金碟片4、平垫2、上模拟组件3、下模拟组件5套设于螺栓1上，2个阻尼合金碟形垫片4安装在上模拟组件3和下模拟组件5之间，且两个阻尼合金碟形垫片4之间安装一个平垫2，用来确保两个碟形垫片4之间不会由于开槽结构而产生咬合。螺母6从最外侧拧紧于螺栓1上。阻尼合金碟片4包括內缘和外缘，內缘相对于外缘沿轴向凸出，从而使整个阻尼合金碟片4呈圆台状，所述內缘沿周向布置有若干个齿凸，两个阻尼合金碟片4的齿凸对齿凸对称设置。以汽车系统为例，上模拟组件3可以用来模拟车身负载，下模拟组件5可以用来模拟悬架和轮胎组件，螺栓1和螺母6的拧紧预紧力用来模拟车身和悬架系统之间的预紧力。这样图1和图2的结构系统就可以用来模拟分析来自路面的复杂高频成分，以及分析采用开口阻尼合金碟形垫片4后产生的隔振效果，从而用来指导类似产品的设计。图4为阻尼合金碟形垫片4的详细图。由图可以看出，该碟形垫片共有a、b、c、d、e、f和n共计7个设计参数。其中，d代表开槽根部的半径，n代表开槽的个数。另外由于高锰基阻尼合金材料具有与橡胶近似的阻尼系数，以及和低碳钢相近的强度，故此处碟形垫片4可以采用高锰基阻尼合金材料，也可以采用其它有相近阻尼效应和强度的阻尼合金。图5和图6分别代表碟形垫片在收到外部负载作用下产生的形变和应力值。在设计时，该应力值不应超过阻尼合金材料的疲劳极限值。图7为该模拟器前六阶共振频率的振型图以及对应的频率，该振型和频率值主要用来指导设计，确保该模拟器自身的共振频率远离来自路面主要激振频率，确保系统自身不会产生共振。该阻尼合金碟形垫片4的设计方法和流程如下：(1)设计阻尼合金碟形垫片4的三维设计模型，提取关键设计参数a、b、c、d、e、f和n，以及产品结构事先设定允许的尺寸空间Va，确保碟形垫片的设计模型空间尺寸V包含于Va，可用设计参数区间用C1表示。用公式表示如下V(a,b,c,d,e,f,n)∈Va(2)根据具体产品参数构建中高频隔振模拟器分析模型，并获取路面激励的频谱数据，提取其主要能量区间所在的频率值矩阵[F]；(3)通过有限元进行系统的模态分析，获取该模拟器自身的前n阶共振频率[f]，n一般不超过6，确保该共振频率远离外部频率矩阵[F]中所有频率值，通过优化分析获得满足该条件下的参数区间C2；(4)通过有限元进行系统的动力学分析，计算在外部动载荷下，碟形垫片4的最大应力值σ，并确保该应力值接近获等于该材料的疲劳极限,并通过优化分析获得满足该条件下的参数区间C3；(5)通过有限元分析，获得在同时满本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于高频高阻尼隔振碟形垫片的隔振组件，其特征在于：包括螺栓(1)、螺母(6)，还包括套设于螺栓(1)上的两个阻尼合金碟片(4)、平垫(2)、上模拟组件(3)、下模拟组件(5)，所述两个阻尼合金碟片(4)安装于上模拟组件(3)和下模拟组件(5)之间，所述平垫(2)安装于两个阻尼合金碟片(4)之间，所述螺母(6)从最外侧拧紧于螺栓(1)上，所述阻尼合金碟片(4)包括內缘和外缘，所述內缘相对于外缘沿轴向凸出，从而使整个阻尼合金碟片(4)呈圆台状，所述內缘沿周向布置有若干个齿凸，两个阻尼合金碟片(4)的齿凸对齿凸对称设置。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于高频高阻尼隔振碟形垫片的隔振组件，其特征在于：包括螺栓(1)、螺母(6)，还包括套设于螺栓(1)上的两个阻尼合金碟片(4)、平垫(2)、上模拟组件(3)、下模拟组件(5)，所述两个阻尼合金碟片(4)安装于上模拟组件(3)和下模拟组件(5)之间，所述平垫(2)安装于两个阻尼合金碟片(4)之间，所述螺母(6)从最外侧拧紧于螺栓(1)上，所述阻尼合金碟片(4)包括內缘和外缘，所述內缘相对于外缘沿轴向凸出，从而使整个阻尼合金碟片(4)呈圆台状，所述內缘沿周向布置有若干个齿凸，两个阻尼合金碟片(4)的齿凸对齿凸对称设置。


2.根据权利要求1所述的一种基于高频高阻尼隔振碟形垫片的隔振组件，其特征在于：所述上模拟组件(3)可用于模拟车身负载，所述下模拟组件(5)可用于模拟悬架和轮...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛冬平，李晓贞，徐红丽，门艳钟，何亚峰，
申请(专利权)人：常州工学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32