[發明專利]基于壓電疊堆的傳動系減振阻尼裝置

在審

• 申請號: 201910114925.1
• 申請日: 2019-02-14
• 公開（公告）號: CN109707783A
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發明（設計）人: 劉慧芳;曹崇東;梁全;晚冬
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: F16F15/02
• 分類號: F16F15/02;H02N2/18;H02J7/32
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務所(普通合伙) 21115
• 代理人: 宋鐵軍

本發明是一種基于壓電疊堆的傳動系減振阻尼裝置，包括：外環，為圓柱筒形，內側有圓周均布的多個凸起；內環，為圓柱筒形，外側有圓周均布的多個凸起；蝴蝶翼，截面為“V”形，包括帶有上平面兩臂和帶有下平面的中部；所述蝴蝶翼一側臂上平面與外環凸起底面連接，另一側臂上平面與內環凸起底面連接；壓電疊堆夾在軸向相對的兩個蝴蝶翼之間，壓電疊堆的兩端分別與兩個蝴蝶翼的中部下平面接觸；壓電疊堆連接有電能儲存裝置。該裝置先將機械能轉換為磁能，再轉換為電能。對電能使用分流電路消散或收集。進而實現從系統中移除振動能量，從而產生凈阻尼效果，達到減振降噪的目的。

技術領域

本發明屬于機械傳動系統的減振降噪領域，涉及一種基于壓電疊堆的傳動系減振阻尼裝置。

背景技術

在人們的日常生活和工作中，機械設備被廣泛使用，在運行過程中，噪聲污染十分嚴重。因此，如何將振動噪聲進行有效地降低十分重要。如今，為了達到減振降噪的效果，銅、鐵、鋁等材料被廣泛運用到機械設備中，由于這些材料只有較小的內阻尼，因此只能消耗較少的振動能量，在受到激振力作用后，會在構件表面產生較強的噪聲。壓電材料以其獨特的特性凸顯而出，當壓電材料受到兩端軸向力的擠壓時，根據壓電材料的“壓電效應”，既壓電材料中某些電解質在沿一定方向上受到外力的作用而變形，其內部會產生極化現象，同時在它的兩個相對表面上出現正負相反的電荷。將該電能使用分流電路消散或使用能量存儲器件進行能量的收集，從而從系統中移除能量會產生凈阻尼效果。

2013年哈爾濱工業大學王慶陽等人發表了阻尼環對齒輪系統軸向振動的減振特性研究，分析了齒輪系統的振動機理與阻尼環減振原理。建立了齒輪—阻尼環系統的軸向振動的動力學方程組，采用諧波平衡法求解動力學方程，得到了近似解析解，并與數值解進行了比較。2016年唐山軌道客車有限責任公司的高級工程師張隸新發表了高鐵車輪阻尼環減振降噪實驗研究通過對比分析，發現阻尼環對車輪的質量、剛度的影響可以忽略，同時阻尼環能夠顯著增加車輪中高頻段的模態阻尼比，從而顯著抑制了這些頻段的振動峰值。目前在對于減振降噪阻尼裝置的研究中，以壓電疊堆為核心阻尼材料的設計尚無報道。

發明內容

發明目的：本發明設計了一種基于壓電疊堆的傳動系減振阻尼裝置，用于降低機器中的結構噪聲。

技術方案：

基于壓電疊堆的傳動系減振阻尼裝置，結構包括：

外環，為圓柱筒形，內側有圓周均布的多個凸起；

內環，為圓柱筒形，外側有圓周均布的多個凸起；

蝴蝶翼，截面為“V”形，包括帶有上平面兩臂和帶有下平面的中部；

所述蝴蝶翼一側臂上平面與外環凸起底面連接，另一側臂上平面與內環凸起底面連接；

壓電疊堆夾在軸向相對的兩個蝴蝶翼之間，壓電疊堆的兩端分別與兩個蝴蝶翼的中部下平面接觸；

壓電疊堆通過導線連接有能量收集裝置。

優選地：凸起與蝴蝶翼之間通過螺釘連接；蝴蝶翼與壓電疊堆之間通過螺釘連接。

優選地：外環或內環的結構軸對稱且上下對稱；外環或內環的凸起均為8個，每個凸起的中心位置處打有螺紋通孔。

優選地：定位圓環，為圓環狀薄片結構，上開有圓周均布的通孔，通孔數量與蝴蝶翼數量相同；定位圓環穿過各蝴蝶翼的兩臂中間，螺釘穿過通孔連接蝴蝶翼與壓電疊堆。

優選地：蝴蝶翼臂部為梯形。

優選地：所述能量收集裝置為電池或電容器。

優點及效果：