一种双螺旋式低频吸振装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种双螺旋式低频吸振装置，包括中心质量体、约束框架和雕刻板；雕刻板上刻有两根按螺旋线反向盘旋的狭缝，使得在雕刻板上形成双螺旋梁结构，中心质量体设置在雕刻板的中心，用来连接两根双螺旋梁结构，约束框架设置在雕刻板的周向上，用来为双螺旋梁结构提供末端约束。此外，通过在双螺旋梁结构中引入分隔插销，将双螺旋梁结构按插销到中心质量体和约束框架之间的不同长度比例分成多段，调节吸振装置的有效刚度，从而实现对吸振频带的调节。本发明专利技术吸振装置与现有的局域共振吸振单元相比，吸振频带更低、带隙频率范围更宽且可调节、结构性能更优异，可广泛应用于各类装置各类环境的低频吸振中。各类环境的低频吸振中。各类环境的低频吸振中。

【技术实现步骤摘要】
一种双螺旋式低频吸振装置


[0001]本专利技术属于阻尼吸振
，具体涉及一种双螺旋式低频吸振装置。

技术介绍

[0002]吸振是振动衰减措施中一种常用的途径，通过在主系统附加相同共振频率的子系统，对振动能量进行转移并消耗，从而达到主系统振动吸收的效果。根据吸振系统是否引入外部能量，可以分为主动吸振技术、被动吸振技术和主被动吸振技术。其中，传统的吸振技术主要以动力吸振器(DVA)为主，通过附加子结构的谐振特性，实现能量的转换和消耗。然而，传统动力吸振器虽然可以在一定程度上实现低频振动衰减，但很难通过轻质小尺寸结构实现低频振动的有效衰减，需要较大的附加重量和安装空间；此外，传统动力吸振器工作频带窄，很难适用宽带振动抑制的需要。声学超结构是21世纪以来声学、力学、机械、土木、航空航天等众多领域的热点研究话题，为通过具有亚波长尺寸的人工微结构，实现低频吸振技术提供了全新的途径。
[0003]以往提出的局域共振吸振单元虽然能获得一定的吸振带宽，但在实现低频吸振的同时很难兼顾高环境适应性和深度亚波长的需求，即对于非金属材料局域共振单元，难以匹配恶劣工作环境，耐久性较差；而对于金属材料局域共振单元，空间尺寸往往较大，在工程应用上受到明显的限制。此外，局域共振型声学超材料作为一种被动吸振方式，只能固定吸收一定频率范围的振动，对于非目标频率的振动衰减，需要对吸振单元重新设计制造。而事实上，从现有的声学超材料频带调节方式上来看，控制手段上都较为复杂。因此，需要发展新的阻尼吸振技术，以实现更宽频带更低频率范围内的局域共振阻尼吸振性能，并在较宽频带内实现吸振频带的主动可调。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有吸振技术的不足，提供了一种双螺旋式低频吸振装置，用于实现更宽频带更低频率范围内的局域共振阻尼吸振性能，并在较宽频带内实现吸振频带的主动可调。
[0005]本专利技术采用如下技术方案来实现的：
[0006]一种双螺旋式低频吸振装置，包括中心质量体、约束框架和雕刻板；
[0007]雕刻板上刻有两根按螺旋线反向盘旋的狭缝，使得在雕刻板上形成双螺旋梁结构，中心质量体设置在雕刻板的中心，用来连接两根双螺旋梁结构，约束框架设置在雕刻板的周向上，用来为双螺旋梁结构提供末端约束。
[0008]本专利技术进一步的改进在于，双螺旋梁结构满足参数化方程：
[0009]其中R为中心质量体半径，为螺旋梁旋转角度，t为螺旋梁宽度，α为螺旋梁收缩率。
[0010]本专利技术进一步的改进在于，通过降低双螺旋梁结构的宽度和厚度，或增加双螺旋梁结构的圈数和收缩率，以降低吸振频率。
[0011]本专利技术进一步的改进在于，通过增加中心质量体的重量，以降低吸振频率。
[0012]本专利技术进一步的改进在于，该装置采用金属材料制成。
[0013]本专利技术进一步的改进在于，还包括插销，其分隔在双螺旋梁结构中，用来将双螺旋梁结构按插销到中心质量体和约束框架之间的不同长度比例分成多段，调节吸振装置的有效刚度，从而实现对吸振频带的调节。
[0014]本专利技术进一步的改进在于，插销与雕刻板的材料相同。
[0015]本专利技术进一步的改进在于，通过在双螺旋梁结构两侧不同角度位置上设置插孔，插入插销将双螺旋梁结构分开，能够在宽频带内实现吸振频带的连续调节，实现吸振装置的可调谐设计。
[0016]本专利技术至少具有如下有益的技术效果：
[0017]1、通过螺旋梁结构设计，吸振频率可降低至数Hz，可广泛应用于飞机、高铁、汽车、船舶等各类装备和仪器设备的低频减振降噪；
[0018]2、通过螺旋梁结构设计，将低刚度的细长梁状结构压缩至较小的尺寸空间内，可以广泛适应各种狭小的应用空间，具有高空间适应性和深度亚波长的优点；
[0019]3、通过双螺旋梁结构设计，可以避免梁在质量块自身重量的作用下产生非对称变形，较普通悬臂梁结构和单螺旋结构具有更好的稳定性；
[0020]4、可用设计参数较多，通过改变螺旋梁的宽度、厚度，螺旋梁的圈数、收缩率，或中心质量体的重量，均可实现吸振频率的调节；
[0021]5、通过纯金属结构设计，可以适应高低温、辐射等恶劣工作环境，具有高环境适应性的优点，可应用于常规阻尼材料和吸振装置不适用的情况；
[0022]6、吸振装置的总重量降低至主结构的1％以内，具有优异的轻量化特性；
[0023]7、通过可调节设计，可以通过在原有吸振结构上附加配件有效改变吸振频带，可调节范围达到了5倍以上，带隙可调范围内振动衰减效果良好，可满足宽带高效吸振需求。
[0024]综上所述，根据本专利技术提供的一种双螺旋式低频吸振装置的上述特点，采用本专利技术提供的低频宽带吸振装置，能够实现更宽频带更低频率范围内的局域共振阻尼吸振性能，并在较宽频带内实现吸振频带的主动可调。这种装置通过采用螺旋梁结构，将具有低刚度特征的细长梁结构的有效压缩在较小空间尺寸内，以此达到兼具高空间适应性和深度亚波长的更低频吸振效果；并通过将螺旋梁分为不同长度比例的两段，以调节局域共振单元的有效刚度，从而实现对吸振频带的可调谐设计，达到宽带吸振效果。这种装置的优点除了高空间适应性、深度亚波长和可调谐的低频宽带吸振以外，还包括稳定性好、可设计参数多、环境适应性高、附加质量小等。其中，稳定性好体现在，可以避免梁在质量块自身重量的作用下产生非对称变形；可设计参数多体现在，螺旋梁的宽度、厚度、圈数、收缩率和中心质量体的重量均可以任意改变；环境适应性高体现在，可以采用纯金属结构，以适应高低温、辐射等恶劣工作环境；附加质量小体现在，附加质量不及主结构的1％，却能够实现宽带高效吸振效果，并使可调节范围达到5倍以上。综上，这种吸振装置与现有的局域共振吸振单元相比，吸振频带更低、带隙频率范围更宽且可调节、结构性能更优异，可广泛应用于各类装置各类环境的低频吸振中。
附图说明
[0025]图1为双螺旋式局域共振单元结构示意图；
[0026]图2为图1的俯视图；
[0027]图3为图1的侧视图；
[0028]图4中(a)为双螺旋式局域共振单元的能带结构计算结果；
[0029]图4中(b)为双螺旋式局域共振单元的归一化面外模态位移计算结果投影图；
[0030]图5中(a)为双螺旋式局域共振单元带隙上下边界及带宽与螺旋梁旋转角度的影响关系图；
[0031]图5中(b)为双螺旋式局域共振单元带隙上下边界及带宽与双螺旋梁宽度的影响关系图；
[0032]图5中(c)为双螺旋式局域共振单元带隙上下边界及带宽与双螺旋梁收缩率的影响关系图；
[0033]图6中(a)为第二组双螺旋式局域共振单元的结构示意图；
[0034]图6中(b)为第二组双螺旋式局域共振单元的能带结构计算结果；
[0035]图7中(a)为双螺旋局域共振单元S1的传输曲线计算结果；
[0036]图7中(b)为双螺旋局域共振单元S2的传输曲线计算结果；
[0037]图8本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双螺旋式低频吸振装置，其特征在于，包括中心质量体(1)、约束框架(2)和雕刻板(3)；雕刻板(3)上刻有两根按螺旋线反向盘旋的狭缝，使得在雕刻板(3)上形成双螺旋梁结构(4)，中心质量体(1)设置在雕刻板(3)的中心，用来连接两根双螺旋梁结构(4)，约束框架(2)设置在雕刻板(3)的周向上，用来为双螺旋梁结构(4)提供末端约束。2.根据权利要求1所述的一种双螺旋式低频吸振装置，其特征在于，双螺旋梁结构(4)满足参数化方程：满足参数化方程：其中R为中心质量体半径，为螺旋梁旋转角度，t为螺旋梁宽度，α为螺旋梁收缩率。3.根据权利要求1所述的一种双螺旋式低频吸振装置，其特征在于，通过降低双螺旋梁结构(4)的宽度和厚度，或增加双螺旋梁结构(4)的圈数和收缩率，以降低吸振频率。4.根据权利要求1所述的一种双螺旋式低频吸振装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：马富银，汪兴中，唐正清，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：