CN113108001A - 具有圆周阵列声学黑洞的碟形弹簧及其阻尼机构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种具有圆周阵列声学黑洞的碟形弹簧,包括碟形的弹簧本体,所述弹簧本体设置有多个声学黑洞;本发明还提供了一种基于圆周阵列声学黑洞的阻尼机构,包括第一碟形弹簧和第二碟形弹簧,所述第一碟形弹簧和第二碟形弹簧均设置有多个声学黑洞;所述第一碟形弹簧和第二碟形弹簧正对设置;将声学黑洞与碟形弹簧相结合,为碟形弹簧提供良好的阻尼性质,使碟形弹簧与阻尼机构与其他的阻尼设备共同使用时能够有效减小***的体积,不需要外部提供能量以及控制设备,使用更加方便,适应性强。
Description
技术领域
本发明涉及一种阻尼设备,尤其涉及一种具有圆周阵列声学黑洞的碟形弹簧及其阻尼机构。
背景技术
碟形弹簧简称碟簧,是用金属带材、板材或锻造坯料冲压而成的截锥形薄片弹簧。由于其负荷变形特性曲线呈非线性关系并且在很大的变形范围内,刚度接近于零,弹簧的负荷变化很小因而被广泛应用于变形范围内要求弹簧力基本保持稳定的场合,并且碟形弹簧以叠合或对合方式组合使用时有一定的阻尼性能,然而此阻尼性能效果并不能使其完全脱离阻尼器的需求,使得其使用场合受到限制。
现有技术中,大多数阻尼器的体积较为庞大,并且大多数情况下弹簧和阻尼设备是分离的结构,使得组合体积更加庞大,对要求体积微小的场合无法适用。并且多数阻尼器需要橡胶等材料进行密封,在一些特定环境下例如核反应场下同样无法正常使用。
因此,为了解决上述技术问题,亟需提出一种新的技术手段。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的是提供一种具有圆周阵列声学黑洞的碟形弹簧及其阻尼机构,将声学黑洞与碟形弹簧相结合,为碟形弹簧提供良好的阻尼性质,使碟形弹簧与阻尼机构与其他的阻尼设备共同使用时能够有效减小***的体积,不需要外部提供能量以及控制设备,使用更加方便,适应性强。
本发明提供的一种具有圆周阵列声学黑洞的碟形弹簧,包括碟形的弹簧本体,所述弹簧本体设置有多个声学黑洞。
进一步,所述声学黑洞为底部为由弹簧本体的中心向弹簧本体倾斜的楔形结构,且声学黑洞的底部为幂律曲线结构。
进一步,所述声学黑洞的底部截面为对称的幂律曲线结构。
进一步,所述多个声学黑洞沿弹簧本体的圆周方向均匀布置。
本发明还提供了一种基于圆周阵列声学黑洞的阻尼机构,包括第一碟形弹簧和第二碟形弹簧,所述第一碟形弹簧和第二碟形弹簧均设置有多个声学黑洞;
所述第一碟形弹簧和第二碟形弹簧正对设置。
进一步,所述位于第一碟形弹簧的声学黑洞为底部为由弹簧本体的中心向弹簧本体倾斜的楔形结构,且声学黑洞的底部为幂律曲线结构。
进一步,位于第二碟形弹簧的声学黑洞的底部截面为对称的幂律曲线结构。
进一步,第一碟形弹簧和第二碟形弹簧的声学黑洞沿碟形弹簧的圆周方向均匀布置。
进一步,所述第一碟形弹簧为两个且同向叠加设置,所述第二碟形弹簧为两个且同向叠加设置。
进一步,所述第一碟形弹簧和第二碟形弹簧之间设置有限位板。
本发明的有益效果:通过本发明,将声学黑洞与碟形弹簧相结合,为碟形弹簧提供良好的阻尼性质,使碟形弹簧与阻尼机构与其他的阻尼设备共同使用时能够有效减小***的体积,不需要外部提供能量以及控制设备,使用更加方便,适应性强。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述:
图1为本发明的碟形的弹簧本体的第一实施例结构示意图。
图2为本发明的碟形的弹簧本体的第二实施例结构示意图。
图3为本发明的碟形的弹簧本体的第三实施例结构示意图。
图4为本发明的碟形的弹簧本体的第四实施例结构示意图。
图5为本发明的阻尼机构的结构示意图。
图6为本发明的阻尼机构的另一种实施例结构示意图。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明做出进一步详细说明:
本发明提供的一种具有圆周阵列声学黑洞的碟形弹簧,包括碟形的弹簧本体(1,4,5,6),所述弹簧本体(1,4,5,6)设置有多个声学黑洞2;其中,声学黑洞利用声学黑洞效应,即利用薄壁结构的几何参数或者材料的特性参数的梯度变化,使得波在结构中传播速度逐渐减小甚至在理想情况下减小至零而能量全被耗散不发生反射的现象,能够有效减小振动波的波速以及耗散能量的作用,因此,基于上述结构,能够有效提升碟形弹簧的阻尼性能,而且,使碟形弹簧与阻尼机构与其他的阻尼设备共同使用时能够有效减小***的体积,不需要外部提供能量以及控制设备,使用更加方便,适应性强。
本实施例中,所述声学黑洞2为底部为由弹簧本体(1,4,5,6)的中心向弹簧本体倾斜的楔形结构,且声学黑洞的底部为幂律曲线结构,其中,通过该结构形成一种一维声学黑洞,可以提升碟形弹簧的阻尼性能,另一种方式是,所述声学黑洞的底部截面为对称的幂律曲线结构,即形成二维声学黑洞,能够明显提升碟形弹簧的阻尼性能。
本实施例中,所述多个声学黑洞2沿弹簧本体的圆周方向均匀布置,当然,这是一种优选的方式,也可以根据实际需要进行非均匀布置,采用均匀布置的方式,能够有效提升碟形弹簧的阻尼性能,而且,声学黑洞的设置,能够改变碟形弹簧的刚度,使得碟形弹簧具有更好的适应能力,如图1-图4中,碟形弹簧自身也具有两种不同的形式,即具有开槽和不具有开槽,图1-图4中为具有开槽和不具有开槽时分别不同的声学黑洞布置情况。
本发明还提供了一种基于圆周阵列声学黑洞的阻尼机构,包括第一碟形弹簧和第二碟形弹簧,所述第一碟形弹簧和第二碟形弹簧均设置有多个声学黑洞2;
所述第一碟形弹簧和第二碟形弹簧正对设置,在现实工况中,单一的碟形弹簧不足以满足阻尼需求,因此,本发明提供了上述结构的阻尼机构,从而能够确保整个阻尼机构具有良好的阻尼性能,上述中的正对设置是指:碟形弹簧一般为非平面结构,而是一面为凹形,一面为凸形,正对设置是指两个碟形弹簧的凹形的一面正对。
本实施例中,所述位于第一碟形弹簧的声学黑洞2为底部为由弹簧本体的中心向弹簧本体倾斜的楔形结构,且声学黑洞的底部为幂律曲线结构;其中,通过该结构形成一种一维声学黑洞,可以提升碟形弹簧的阻尼性能,。
本实施例中,位于第二碟形弹簧2的声学黑洞的底部截面为对称的幂律曲线结构,即形成二维声学黑洞,能够明显提升碟形弹簧的阻尼性能。
本实施例中,第一碟形弹簧和第二碟形弹簧的声学黑洞沿碟形弹簧的圆周方向均匀布置;能够有效提升碟形弹簧的阻尼性能,而且,声学黑洞的设置,能够改变碟形弹簧的刚度,使得碟形弹簧具有更好的适应能力。
本实施例中,所述第一碟形弹簧为两个且同向叠加设置,所述第二碟形弹簧为两个且同向叠加设置,如图1-图4所示,第一碟形弹簧包括图1和图2中的两种结构,即一种没有开槽3,另一个具有开槽3;第二碟形弹簧采用图3和图4中的两个结构,即一种没有开槽,另一种具有开槽,而叠加后的结构为图5所示,其中,在结构布置时,将图1中的第一碟形弹簧定义为第一碟形弹簧Ⅰ1,图2中的第一碟形弹簧定义为第一碟形弹簧Ⅱ4;将图3中的第二碟形弹簧定义为第二碟形弹簧Ⅰ5,将图4中的第二碟形弹簧定义为第二碟形弹簧Ⅱ6,那么,第一碟形弹簧Ⅰ位于第一碟形弹簧Ⅱ的下方,且第一碟形弹簧Ⅰ和第一碟形弹簧Ⅱ的声学黑洞采用交错设置的方式布置,第二碟形弹簧Ⅰ设置于第二碟形弹簧Ⅱ的上方,且第二碟形弹簧Ⅰ和第二碟形弹簧Ⅱ的声学黑洞交替布置,从而有效提升整个阻尼机构的阻尼性能。
本实施例中,所述第一碟形弹簧和第二碟形弹簧之间设置有限位板7,通过限位板的作用,能够有效对第一碟形弹簧和第二碟形弹簧进行有效保护,确保整个阻尼机构的稳定性。
最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种具有圆周阵列声学黑洞的碟形弹簧,其特征在于:包括碟形的弹簧本体,所述弹簧本体设置有多个声学黑洞。
2.根据权利要求1所述具有圆周阵列声学黑洞的碟形弹簧,其特征在于:所述声学黑洞为底部为由弹簧本体的中心向弹簧本体倾斜的楔形结构,且声学黑洞的底部为幂律曲线结构。
3.根据权利要求1所述具有圆周阵列声学黑洞的碟形弹簧,其特征在于:所述声学黑洞的底部截面为对称的幂律曲线结构。
4.根据权利要求1所述具有圆周阵列声学黑洞的碟形弹簧,其特征在于:所述多个声学黑洞沿弹簧本体的圆周方向均匀布置。
5.一种基于圆周阵列声学黑洞的阻尼机构,其特征在于:包括第一碟形弹簧和第二碟形弹簧,所述第一碟形弹簧和第二碟形弹簧均设置有多个声学黑洞;
所述第一碟形弹簧和第二碟形弹簧正对设置。
6.根据权利要求5所述基于圆周阵列声学黑洞的阻尼机构,其特征在于:所述位于第一碟形弹簧的声学黑洞为底部为由弹簧本体的中心向弹簧本体倾斜的楔形结构,且声学黑洞的底部为幂律曲线结构。
7.根据权利要求5所述基于圆周阵列声学黑洞的阻尼机构,其特征在于:位于第二碟形弹簧的声学黑洞的底部截面为对称的幂律曲线结构。
8.根据权利要求5所述基于圆周阵列声学黑洞的阻尼机构,其特征在于:第一碟形弹簧和第二碟形弹簧的声学黑洞沿碟形弹簧的圆周方向均匀布置。
9.根据权利要求5所述基于圆周阵列声学黑洞的阻尼机构,其特征在于:所述第一碟形弹簧为两个且同向叠加设置,所述第二碟形弹簧为两个且同向叠加设置。
10.根据权利要求5所述基于圆周阵列声学黑洞的阻尼机构,其特征在于:所述第一碟形弹簧和第二碟形弹簧之间设置有限位板。
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