[發(fā)明專利]基于拉扭耦合超材料結(jié)構(gòu)的吸振器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810264791.7
• 申請日: 2018-03-28
• 公開（公告）號: CN108386472A
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李冠林;王立峰;吳昆
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: F16F7/00
• 分類號: F16F7/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 賀翔

基于拉扭耦合超材料結(jié)構(gòu)的吸振器，本發(fā)明提供一種基于拉扭耦合力學(xué)性質(zhì)的吸振器，屬于減振裝置。結(jié)構(gòu)由左連接件，主體和右連接件組成。裝置利用主體部分特殊的手性超材料結(jié)構(gòu)特征，在連接件受拉力或者壓力作用時，主體會發(fā)生扭轉(zhuǎn)位移和變形從而吸收一部分能量，以達(dá)到減振的目的。本發(fā)明的優(yōu)點是：減振裝置組成簡單可靠，結(jié)構(gòu)緊湊，主要包括左連接件，主體和右連接件，其中左右連接件可根據(jù)實際工況進(jìn)行設(shè)計，選材得當(dāng)可實現(xiàn)制造成本低廉、零部件通用化較高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于一種減振裝置，具體涉及一種基于拉扭耦合超材料結(jié)構(gòu)的吸振器。

背景技術(shù)

目前，許多現(xiàn)代設(shè)備受低頻振動困擾，由此裝備的工作性能、使用壽命、精度、安全性和可靠性、效率會大大降低。現(xiàn)代設(shè)備受低頻振動往往是因為低頻擾動引起的，為了減小擾動引起的振蕩，對機(jī)械系統(tǒng)附加吸振器是常用的振動控制措施,在增加一定重量的代價下可有效降低系統(tǒng)的振動響應(yīng)幅值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種輕便的基于拉扭耦合超材料結(jié)構(gòu)的吸振器，用來解決現(xiàn)代設(shè)備受到低頻擾動影響的問題。

一種基于拉扭耦合超材料結(jié)構(gòu)的吸振器，其特征在于:由左連接件，主體，右連接件部件組成；其中主體為一種手性的拉伸扭轉(zhuǎn)耦合的超材料，以六邊形網(wǎng)狀單元為基礎(chǔ)，將網(wǎng)狀材料環(huán)繞成的空心圓管結(jié)構(gòu)；該結(jié)構(gòu)形狀類似于微觀中的單壁手性碳納米管結(jié)構(gòu)，在受到拉力或壓力作用時會產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，其中環(huán)繞角度與微觀中的單壁手性碳納米管環(huán)繞角度設(shè)定規(guī)則相同；上述左連接件與主體連接部分的中心，右連接件與主體連接部分的中心均保持在主體中軸線上；主體與左連接件的連接面，主體與右連接件的連接面均垂直于主體中軸線。

手性是指：某物體與其鏡像不同，其鏡像是不能與原物體重合。就如同左手和右手互為鏡像而無法疊合，表示一種重要的對稱特點。

超材料是指：一些具有人工設(shè)計的結(jié)構(gòu)并呈現(xiàn)出天然材料所不具備的超常物理性質(zhì)的復(fù)合材料，其具備天然材料所不具備的特殊性質(zhì)，而且這些性質(zhì)主要來自人工的特殊結(jié)構(gòu)。

拉扭耦合超材料是指：具有受拉力或壓力會發(fā)生扭轉(zhuǎn)這一性質(zhì)的超材料。

本發(fā)明中主體在受到沿軸向的作用力時會發(fā)生扭轉(zhuǎn)，這樣輸入的能量有相當(dāng)一部分會轉(zhuǎn)化為使主體發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形的能量，從而使軸向輸出的能量大大減少，以達(dá)到吸振的目的。左連接件和右連接件是為了便于裝配和更好的將擾動轉(zhuǎn)化為沿軸向的拉力或壓力而設(shè)計的。在現(xiàn)代設(shè)備和受擾動部位的傳遞路徑中附加這種吸振裝置，同時要求左連接件，右連接件，與主體的連接方式符合實際的工程要求，使傳遞到主體上的作用力大部分為拉力或者壓力即可。一般情況下使用時，保持吸振器軸線方向與擾動傳遞方向平行。

本發(fā)明的有益效果：（1）結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單可靠、結(jié)構(gòu)緊湊；（2）制造成本低廉、零部件通用化較高；（3）可根據(jù)實際工況進(jìn)行連接件的設(shè)計。所述左連接件、主體、右連接件可以通過3D打印一體成型。結(jié)構(gòu)可以根據(jù)實際需求情況可以使用光敏樹脂材料、PLA、ABS和不同類型的金屬材料等。

附圖說明

圖1是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明裝置環(huán)繞角度設(shè)定規(guī)則示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明提供了一種新型的吸振器，整體結(jié)構(gòu)如圖1所示，由左連接件1，主體2，右連接件3部件組成。

主體2結(jié)構(gòu)如圖1所示，采用一種手性的拉伸扭轉(zhuǎn)超材料結(jié)構(gòu)，主體2的結(jié)構(gòu)外觀類似于微觀中的手性碳納米管，主體2以六邊形單元為基礎(chǔ)單元，將網(wǎng)狀材料按環(huán)繞角度環(huán)繞成的手性空心圓管結(jié)構(gòu)，環(huán)繞角度的設(shè)定如圖2所示。這種結(jié)構(gòu)在受到拉力或壓力作用時會產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形。左連接件1與主體2連接部分中心、右連接件3與主體2連接部分中心、保持在主體2中軸線上。

具體工作過程：

當(dāng)現(xiàn)代設(shè)備受到外部擾動時，通過吸振器一側(cè)的連接件將外界擾動轉(zhuǎn)化為拉力或者壓力作用傳遞到主體上，主體手性超材料結(jié)構(gòu)受軸向作用力發(fā)生扭轉(zhuǎn)位移和變形，從而吸收相當(dāng)一部分能量，剩余能量將遠(yuǎn)小于初始傳遞輸入的能量，以此達(dá)到吸振的目的。