多稳态可调的吸振装置及其制备方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种多稳态可调的吸振装置及其制备方法。该多稳态可调的吸振装置包括：配重盘；以及设置于配重盘下方的依次相连的T层Kresling构型单元，T≥2，相邻两层Kresling构型单元由台状过渡结构连接，其中，对于其中之一的Kresling构型单元，其是由形状相同的N个平行四边形拼块所围成，对于第t层过渡结构，其是由形状相同的N个等腰梯形拼块所围成平行四边形拼块与等腰梯形拼块的交接处具有折痕。本发明专利技术吸振装置的结构简单，轻质紧凑，可以一体化加工制备，安装方便，并且具有很强的设计空间，能够通过多个几何参数的调节以满足不同的工况环境，具有较强的实用价值和推广应用前景。景。景。

【技术实现步骤摘要】
多稳态可调的吸振装置及其制备方法


[0001]本专利技术涉及机械行业吸振
，尤其涉及一种多稳态可调的吸振装置及其制备方法。

技术介绍

[0002]抑振技术对于改善设备运行中的动态环境，降低动力学载荷，提高设备的可靠性具有重要的应用价值。随着我国航天事业的不断发展，航天器所承担的任务越来越复杂，需要对自身进行轻量化的设计。因此，航天器上的抑振技术方案也要向轻质、紧凑的方向迈进。另一方面，航天器从发射到入轨的过程中，振动环境在发生不断的变化，多频率段的振动对抑振装置的设计也提出了较大的挑战。
[0003]传统的抑振技术通过安装专属的隔振器来进行隔振，隔振器需要多个部件的组装，其制造成本高，安装方式复杂且缺乏可靠性，部件级隔振器的较大体积也会对被隔振系统的结构布局造成影响。另外，如果要实现多频段的隔振效果，需要借助额外的辅助装置，这就使得隔振器更加笨重。
[0004]智能可变形结构是一种在可以外力的驱动下发生形态变化的新型的结构，通过设计可以实现结构在不同形态之间转换，以满足更广泛的应用场景。其中一类以折纸为代表的可折展结构被大量的研究，由于其轻质紧凑、结构简单、易于加工等特点被成功地应用于航天、机器人、建筑、家居等领域。
[0005]在实现本专利技术的过程中，申请人发现传统技术中以折纸为代表的可折展结构存在如下技术缺陷：单层Kresling构型单元的稳态有限，灵活性不足。

技术实现思路

[0006](一)要解决的技术问题
[0007]本专利技术以期至少部分地解决以上技术问题中的至少之一。
[0008](二)技术方案
[0009]为了实现如上目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种多稳态可调的吸振装置，包括：配重盘；以及设置于配重盘下方的依次相连的T层Kresling构型单元，T≥2，相邻两层Kresling构型单元由台状过渡结构连接；其中，对于其中之一的Kresling构型单元，其是由形状相同的N个平行四边形拼块所围成，N个平行四边形拼块的顶边、底边分别围成正N边形；平行四边形拼块可沿其对角线的折痕打开或折叠，从而使Kresling构型单元在第一稳态和第二稳态之间切换，N≥4；其中，对于第t层过渡结构，其是由形状相同的N个等腰梯形拼块所围成，等腰梯形拼块的底边连接第t层Kresling构型单元的相应平行四边形拼块的顶边，等腰梯形拼块的顶边连接第t+1层Kresling构型单元的相应平行四边形拼块的底边，平行四边形拼块与等腰梯形拼块的交接处具有折痕，t取1、2、
……
、T
‑
1。
[0010]在本专利技术的一些实施例中，台状过渡结构中，相邻等腰梯形拼块的侧边拼接固定；Kresling构型单元中，相邻平行四边形拼块的侧边相互分开，N个平行四边形拼块至少部分
地依靠与其相连的台状过渡结构支撑构型。
[0011]在本专利技术的一些实施例中，T层Kresling构型单元中：远离配重盘的第1层Kresling构型单元具有底面，该底面由连接相应平行四边形拼块底边的N个等腰三角形拼块拼接固定而成，第1层Kresling构型单元的N个平行四边形拼块依靠底面以及另一侧的台状过渡结构支撑构型；靠近配重盘的第T层Kresling构型单元具有顶面，该顶面由连接相应平行四边形拼块顶边的N个等腰三角形拼块拼接固定而成，第T层Kresling构型单元的N个平行四边形拼块依靠顶面以及另一侧的台状过渡结构支撑构型。
[0012]在本专利技术的一些实施例中，T≥3；对于除第1层和第T层的Kresling构型单元之外的其他Kresling构型单元，围成其的N个平行四边形拼块依靠其上、下两侧的台状过渡结构支撑构型。
[0013]在本专利技术的一些实施例中，T层Kresling构型单元中，围成不同Kresling构型单元的平行四边形拼块为相似平行四边形；其中，越靠近配重盘的Kresling构型单元的平行四边形拼块的顶边越短，依次相连的T层Kresling构型单元形成塔状结构；其中，Kresling构型单元中：R
t+1
＝R1λ
t
；λ为层间比，0＜λ＜1；R1、R
t
、R
t+1
分别为第1层、第t层、第t+1层的Kresling构型单元所对应正N边形的外接圆的半径；其中，Kresling构型单元满足：β＝γα；β为平行四边形拼块的对角线与正多边形边线的夹角，γ为Kresling构型单元的扭转度，0.5<γ<1，α为平行四边形拼块的顶边或底边与相应正N边形中心构成的等腰三角形的腰与底边的夹角。
[0014]在本专利技术的一些实施例中，配重盘为圆盘，其半径R
′
满足：R
′
＝R1λ
T
‑1；吸振装置的吸振起始频率f0满足：其中，M为配重盘的质量，k为第1层Kresling构型单元的等效刚度。
[0015]在本专利技术的一些实施例中，Kresling构型单元满足：γ>0.8。
[0016]在本专利技术的一些实施例中，第i层台状过渡结构的等腰梯形拼块的高度h
i
满足：h
i
＝3(l
i
‑
l
i+1
)/4，其中，l
i
和l
i+1
分别为等腰梯形拼块的下底和上底的边长。
[0017]在本专利技术的一些实施例中，第i层Kresling构型单元满足：l
i
＝2R
i
cos(α)，D
i
＝2R
i
cos(β/γ
‑
β)，其中，l
i
为第i层Kresling构型单元的平行四边形拼块的底边的边长；R
i
为第i层Kresling构型单元所对应正N边形的外接圆的半径，D
i
为第i层Kresling构型单元的平行四边形拼块的对角线长度，i取1、2、
……
、T。
[0018]在本专利技术的一些实施例中，平行四边形拼块和等腰梯形拼块的材质为以下群组中的一种：纸、铝箔、塑料。
[0019]为了实现如上目的，根据本专利技术的第二个方面，还提供了一种制备方法，用于制备上述的吸振装置，包括：
[0020]步骤A，形成形状相同的N片二维平面材料；
[0021]其中，对于第n片的二维平面材料，其包括：平行四边形拼块
‑
PS
n,1
，PS
n,2
，
…
，PS
n,t
，
…
，PS
n,T
，以及，两两平行四边形拼块之间的等腰梯形拼块
‑
PT
n,1
，PT
n,2
，
…
，PT
n,t
，
…
，PS
n,(T
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多稳态可调的吸振装置，其特征在于，包括：配重盘；以及设置于所述配重盘下方的依次相连的T层Kresling构型单元，T≥2，相邻两层Kresling构型单元由台状过渡结构连接；其中，对于其中之一的Kresling构型单元，其是由形状相同的N个平行四边形拼块所围成，N个平行四边形拼块的顶边、底边分别围成正N边形；所述平行四边形拼块可沿其对角线的折痕打开或折叠，从而使所述Kresling构型单元在第一稳态和第二稳态之间切换，N≥4；其中，对于第t层过渡结构，其是由形状相同的N个等腰梯形拼块所围成，等腰梯形拼块的底边连接第t层Kresling构型单元的相应平行四边形拼块的顶边，等腰梯形拼块的顶边连接第t+1层Kresling构型单元的相应平行四边形拼块的底边，平行四边形拼块与等腰梯形拼块的交接处具有折痕，t取1、2、
……
、T
‑
1。2.根据权利要求1所述的吸振装置，其特征在于，所述台状过渡结构中，相邻等腰梯形拼块的侧边拼接固定；所述Kresling构型单元中，相邻平行四边形拼块的侧边相互分开，N个平行四边形拼块至少部分地依靠与其相连的台状过渡结构支撑构型。3.根据权利要求2所述的吸振装置，其特征在于，所述T层Kresling构型单元中：远离所述配重盘的第1层Kresling构型单元具有底面，该底面由连接相应平行四边形拼块底边的N个等腰三角形拼块拼接固定而成，该第1层Kresling构型单元的N个平行四边形拼块依靠所述底面以及另一侧的台状过渡结构支撑构型；靠近所述配重盘的第T层Kresling构型单元具有顶面，该顶面由连接相应平行四边形拼块顶边的N个等腰三角形拼块拼接固定而成，该第T层Kresling构型单元的N个平行四边形拼块依靠所述顶面以及另一侧的台状过渡结构支撑构型。4.根据权利要求2所述的吸振装置，其特征在于，T≥3；对于除所述第1层和第T层的Kresling构型单元之外的其他Kresling构型单元，围成其的N个平行四边形拼块依靠其上、下两侧的台状过渡结构支撑构型。5.根据权利要求1所述的吸振装置，其特征在于，所述T层Kresling构型单元中，围成不同Kresling构型单元的平行四边形拼块为相似平行四边形；其中，越靠近配重盘的Kresling构型单元的平行四边形拼块的顶边越短，依次相连的T层Kresling构型单元形成塔状结构；其中，所述Kresling构型单元中：R
t+1
＝R1λ
t
；λ为层间比，R1、R
t
、R
t+1
分别为第1层、第t层、第t+1层的Kresling构型单元所对应正N边形的外接圆的半径；其中，所述Kresling构型单元满足：β＝γα；β为平行四边形拼块的对角线与正多边形边线的夹角，γ为Kresling构型单元的扭转度，0.5＜γ＜1，α为平行四边形拼块的顶边或底边与相应正N边形中心构成的等腰三角形的腰与底边的夹角。6.根据权利要求5所述的吸振装置，其特征在于：所述配重盘为圆盘，其半径R
′
满足：R
′
＝R1λ
T
‑1；所述吸振装置的吸振起始频率f0满足：其中，M为配重盘的质量，k为第1层Kresling构型单元的等效刚度。
7.根据权利要求6所述的吸振装置，其特征在于：所述Kresling构型单元满足：γ＞0.8；和/或第i层台状过渡结构的等腰梯形拼块的高度h
i
满足：h
i
＝3(l
i
‑
l
i+1
)/4，其中，l
i
和l
i+1
分别为等腰梯形拼块的下底和上底的边长；和/或第i层Kresling构型单元满足：l
i
＝2R
i
cos(α)，D
i
＝2...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱睿，张铭凯，马谦，王倚天，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：