一种自适应阶次跟踪减振超材料轴结构制造技术

本发明专利技术公开了一种自适应阶次跟踪减振超材料轴结构，包括轴基体、壳体和晶胞单元，晶胞单元包括定刚度弹簧、质量块和变刚度弹簧，质量块通过定刚度弹簧分别与轴基体和壳体相连，相邻质量块之间通过变刚度弹簧相连。质量块的数量为八个且呈环状分布在轴基体四周，定刚度弹簧的数量为十六个，变刚度弹簧的数量为八个。本发明专利技术所提供的一种自适应阶次跟踪减振超材料轴结构具有低频隔振能力，沿轴结构周向设计不同厚度的质量块，产生多个不同的带隙，组合形成较宽的低频带隙。能够实现自适应阶次跟踪，随着转速的改变，形成的低频禁带也会跟着变化，减振降噪效果更好。减振降噪效果更好。减振降噪效果更好。

【技术实现步骤摘要】
一种自适应阶次跟踪减振超材料轴结构


[0001]本专利技术属于振动噪声控制和功能复合材料的交叉
，具体涉及一种自适应阶次跟踪减振超材料轴结构。

技术介绍

[0002]对于旋转机械的NVH性能而言，如发动机曲轴、传动轴等旋转部件的扭转振动问题一直备受关注。扭振会引起相应的NVH与疲劳问题，比如，汽车的扭振会引起一些啮合齿轮的齿与齿面疲劳、弹性联轴器等疲劳，引起方向盘、座椅、踏板振动，从而引起振动舒适性问题。扭振还会引起相应的噪声问题，如发动机起停噪声、驱动轴共振引起车内噪声、变速器齿轮啮合噪声等。扭振除了引起NVH和疲劳问题之外，还会降低产品的性能，如降低汽车的燃油经济性等其他方面的问题。因此，对于旋转结构而言，隔绝或减小扭转振动具有重要意义。
[0003]通过增设传统扭转减振器，控制减振器的固有频率和传动轴的共振频率相匹配，可以一定程度解决或减少旋转结构振动噪声的问题。目前国内市场上使用较多的为定频扭转减振器，即减振器设计完成之后其所能阻隔的扭转振动的频率就确定了，无法更改。但在实际情况中，旋转部件的振动频率会沿阶次线随转速的变化而变化，因此要达到更好的振动隔离效果需要一种能够跟踪阶次的轴结构。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是解决上述问题，提供一种能实现一定频率范围内的阶次跟踪，减振效果好的自适应阶次跟踪减振超材料轴结构。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种自适应阶次跟踪减振超材料轴结构，包括轴基体、壳体和晶胞单元，晶胞单元包括定刚度弹簧、质量块和变刚度弹簧，质量块通过定刚度弹簧分别与轴基体和壳体相连，相邻质量块之间通过变刚度弹簧相连。
[0006]优选地，所述质量块的数量为八个且呈环状分布在轴基体四周，定刚度弹簧的数量为十六个，变刚度弹簧的数量为八个。
[0007]优选地，所述轴基体和壳体均由金属材料制成。
[0008]优选地，所述质量块由钢制成。
[0009]优选地，所述定刚度弹簧和变刚度弹簧均由合金弹簧钢制成。
[0010]优选地，所述定刚度弹簧的两端设有定刚度弹簧挂钩，变刚度弹簧的两端设有变刚度弹簧挂钩，轴基体上设有轴基体孔，壳体上设有壳体孔，质量块上设有质量块孔；轴基体孔内穿设有定刚度弹簧挂钩，壳体孔内穿设有定刚度弹簧挂钩，质量块孔内穿设有定刚度弹簧挂钩和变刚度弹簧挂钩。
[0011]优选地，所述轴基体为套管状结构，可通过配合固定于目标件上，且轴的内径和外径都可以根据实际使用场景进行设计。
[0012]优选地，所述以轴基体为中心对称布置的两个质量块构成一个质量块组，质量块
的形状为长方体、正方体或者扇形体。
[0013]优选地，所述质量块组中的质量块的厚度相同，进而保证动平衡。
[0014]优选地，所述每组质量块的厚度不同，以拓宽带隙。
[0015]本专利技术的有益效果是：
[0016]1、本专利技术所提供的一种自适应阶次跟踪减振超材料轴结构具有低频隔振能力，沿轴结构周向设计不同厚度的质量块，产生多个不同的带隙，组合形成较宽的低频带隙。
[0017]2、本专利技术能够实现自适应阶次跟踪，随着转速的改变，旋转部件扭转振动频率会发生变化。同时在离心力作用下超材料轴结构的刚度会发生变化，形成的低频禁带也会跟着变化，从而在不同转速下都能很好地隔离扭转振动，减振降噪效果更好。
[0018]3、本专利技术的弹簧和质量块沿周向均匀分布，对于高速旋转的轴结构来说，不会产生严重的动不平衡问题，动平衡性好。
[0019]4、本专利技术的结构占用空间小，而且轴基体的内径和外径都可以根据实际使用场景进行设计，且易于安装，适用范围广，可用于汽车、列车、船舰、飞机等设备中低频扭转振动与低频噪声的降低、隔离及控制。
附图说明
[0020]图1是本专利技术一种自适应阶次跟踪减振超材料轴结构的整体结构示意图。
[0021]图2是本专利技术的整体结构的半剖示意图。
[0022]图3是本专利技术的整体结构侧视图。
[0023]图4是中速转动状态下图3中B
‑
B剖面结构示意图。
[0024]图5是高速转动状态下图3中B
‑
B剖面结构示意图。
[0025]图6是低速转动状态下图3中B
‑
B剖面结构示意图。
[0026]附图标记说明：1、轴基体；2、壳体；3、定刚度弹簧；4、质量块；5、变刚度弹簧。
具体实施方式
[0027]下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步的说明：
[0028]如图1到图6所示，本专利技术提供的一种自适应阶次跟踪减振超材料轴结构，包括轴基体1、壳体2和晶胞单元，晶胞单元包括定刚度弹簧3、质量块4和变刚度弹簧5，质量块4通过定刚度弹簧3分别与轴基体1和壳体2相连，相邻质量块4之间通过变刚度弹簧5相连。
[0029]在本实施例中，质量块4的数量为八个且呈环状分布在轴基体1四周，定刚度弹簧3的数量为十六个，变刚度弹簧5的数量为八个。在实际使用过程中，根据使用需求可对质量块4的数量进行增加和减少，定刚度弹簧3和变刚度弹簧5的数量也对应的进行增加和减少。质量块4沿轴基体1的轴结构周向，均匀分布。
[0030]轴基体1位于壳体2内，轴基体1与壳体2之间组成环形空间，质量块4分布在环形空间内。轴基体1内部穿设有旋转部件，旋转部件为现有成熟技术设备，能够进行旋转。旋转部件转动时带动轴基体1转动。
[0031]在本实施例中，轴基体1为套管，可通过配合固定于目标件上，且轴的内径和外径都可以根据实际使用场景进行设计。轴基体1和壳体2均由金属材料制成，质量块4由钢制成。定刚度弹簧3和变刚度弹簧5均由合金弹簧钢制成。
[0032]定刚度弹簧3的两端设有定刚度弹簧挂钩，变刚度弹簧5的两端设有变刚度弹簧挂钩，轴基体1上设有轴基体孔，壳体2上设有壳体孔，质量块4上设有质量块孔；轴基体孔内穿设有定刚度弹簧挂钩，壳体孔内穿设有定刚度弹簧挂钩，质量块孔内穿设有定刚度弹簧挂钩和变刚度弹簧挂钩。通过定刚度弹簧挂钩和变刚度弹簧挂钩与轴基体孔、壳体孔和质量块孔相连的方式能够使的轴基体1、壳体2、定刚度弹簧3、质量块4和变刚度弹簧5在使用过程中连接牢固，不发生脱落等现象。
[0033]轴基体1为套管状结构，可通过配合固定于目标件上，且轴的内径和外径都可以根据实际使用场景进行设计。
[0034]以轴基体1为中心对称布置的两个质量块4构成一个质量块组，质量块4的形状为长方体、正方体或者扇形体。
[0035]在本实施例中，质量块组中的质量块4的厚度相同，进而保证动平衡。在实际使用的时候，每组质量块4的厚度也可以不同，以拓宽带隙。可以根据不同的使用需求对质量块4的厚度进行有针对性的更改，以便能够更好地满足使用需求，增加本专利技术的实用性。
[0036]如图5和图6所示，相邻质量块4之间通过变刚度弹簧5串联连接，外部现有的旋转部件带动轴基体1转动，当旋转部件的转速变化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自适应阶次跟踪减振超材料轴结构，其特征在于：包括轴基体(1)、壳体(2)和晶胞单元，晶胞单元包括定刚度弹簧(3)、质量块(4)和变刚度弹簧(5)，质量块(4)通过定刚度弹簧(3)分别与轴基体(1)和壳体(2)相连，相邻质量块(4)之间通过变刚度弹簧(5)相连。2.根据权利要求1所述的一种自适应阶次跟踪减振超材料轴结构，其特征在于：所述质量块(4)的数量为八个且呈环状分布在轴基体(1)四周，定刚度弹簧(3)的数量为十六个，变刚度弹簧(5)的数量为八个。3.根据权利要求1所述的一种自适应阶次跟踪减振超材料轴结构，其特征在于：所述轴基体(1)和壳体(2)均由金属材料制成。4.根据权利要求1所述的一种自适应阶次跟踪减振超材料轴结构，其特征在于：所述质量块(4)由钢制成。5.根据权利要求1所述的一种自适应阶次跟踪减振超材料轴结构，其特征在于：所述定刚度弹簧(3)和变刚度弹簧(5)均由合金弹簧钢制成。6.根据权利要求1所述的一种自适应阶次跟踪减振超材料轴结构，其特征在于：所述定刚度...

【专利技术属性】
技术研发人员：任霞光，吴昱东，丁渭平，杨明亮，崔展豪，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：