CN204200999U - 一种声子晶体减振齿轮 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种声子晶体减振齿轮，包括齿轮轮体和设置在齿轮轮体中心位置用于连接齿轮轴的联接孔及键槽，所述齿轮轮体上加工有多个圆孔，圆孔内填充有阻尼柱，针对现有技术中的传动齿轮阻尼小，振动及噪声大等不足，利用声子晶体禁带频率范围内的振动或声波将被禁止在晶体中传播这一原理，来降低齿轮传动过程中的振动噪声，并且本实用新型承载能力大，结构简单，加工方便，降噪效果明显，基本不改变齿轮的原有结构。

Description

一种声子晶体减振齿轮

技术领域

本实用新型属于机械传动领域，尤其涉及一种声子晶体减振齿轮。

背景技术

随着大家环境保护意识的提高，机械设备振动以及使用舒适性成为评价其性能好坏的重要指标之一，振动和冲击除了引起较大噪声，还严重影响设备的安全和使用寿命，机械传动领域齿轮被广泛应用在各种传动设备上，如变速器、减速机等设备均大量运用齿轮***，开发一种能够降低齿轮传动过程中振动冲击和噪声的齿轮结构对于低噪声品质的设备而言极其重要。

近年人们发现当弹性波在周期性弹性复合介质中传播时，会产生类似光子禁带的弹性波禁带，即处于禁带频率范围内的振动或声波将被禁止在晶体中传播，并提出了声子晶体概念，为了降低齿轮振动和噪声，在齿轮设计中引入声子晶体这样一种新的结构。由于噪音的产生与振动息息相关，而振动通常以弹性波的形式在介质中传播，声子晶体结构的引入使弹性波带隙可以抑制振动的传播，即达到降噪的目的。

中国专利“ZL201310172335.7”的专利提供了一种压电声子晶体减振齿轮，该专利将杆状的声子晶体安装在轮幅处相对于轮毂对称布置，起到了减振降噪的目的，该齿轮对齿轮轮毂改造较大，不适合重载齿轮运转工况；中国专利“ZL201310011017.2”的专利提供了一种声子晶体减振齿轮，该专利将齿轮轮体采用金属环和非金属环相间的方式与齿圈嵌套在一起，起到了良好的降噪效果，但是同样存在重载运行强度不足，金属环和非金属环相间工艺较为复杂的缺点。

实用新型内容

本实用新型提供了一种声子晶体减振齿轮，针对现有技术中的传动齿轮阻尼小，振动及噪声大等不足，利用声子晶体禁带频率范围内的振动或声波将被禁止在晶体中传播这一原理，来降低齿轮传动过程中的振动噪声，并且本实用新型承载能力大，结构简单，加工方便，降噪效果明显，基本不改变齿轮的原有结构。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种声子晶体减振齿轮，包括齿轮轮体和设置在齿轮轮体中心位置用于连接齿轮轴的联接孔及键槽，所述齿轮轮体上加工有多个圆孔，圆孔内填充有阻尼柱。

进一步优化的，所述圆孔为直接加工在齿轮轮体上的通孔。

进一步优化的，所述圆孔采用阵列结构排布在齿轮轮体上。

进一步优化的，所述加工在齿轮轮体上的圆孔行数与列数相同且任意相邻两列或两行之间间隔一致。

进一步优化的，所述齿轮轮体加工的所有圆孔孔径一致，孔个数多于16。

进一步优化的，所述齿轮轮体加工的所有圆孔孔径与圆孔阵列的行间距之比为0.2-0.4之间。

进一步优化的，所述圆孔的孔径为齿轮基圆半径的3％-7％。

进一步优化的，所述阻尼柱包括高阻尼橡胶、聚合物复合材料、铜或者高阻尼合金材料。

进一步优化的，所述圆孔内填充有一种或在不同的圆孔内交替填充多种不同材质的阻尼柱。

本实用新型通过在齿轮轮体上周期分布圆孔，在圆孔中填充一种或者多种不同材质的高阻尼材料，形成声子晶体的结构，通过声子晶体的声子带隙，以及控制填充的阻尼材料的弹性模量、材料密度和晶体组元孔径的几何尺寸，来改变带隙的区间，达到抑止目标频带区间振动的目的。

而且本实用新型在齿轮轮体上周期分布圆孔，通过对圆孔阵列的孔径和行列间距以及圆孔的个数进行调整，调整齿轮的承载能力，承载较大扭矩时可适当减少圆孔个数和孔径，同时增大行列间距，提高填充材料和齿轮本体材料的密度比和弹性模量比。

与现有技术相比，本实用新型的一种声子晶体减振齿轮有益效果在于：本实用新型的齿轮承载能力大，本实用新型的结构简单，加工方便，降噪效果明显，基本不改变齿轮的原有结构。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的剖视图。

附图中：1、齿轮轮体，2、圆孔，3、阻尼柱。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例进一步说明本实用新型的技术方案。

如图1所示，一种声子晶体减振齿轮，包括齿轮轮体1和设置在齿轮轮体1中心位置用于连接齿轮轴的联接孔及键槽，所述齿轮轮体1上加工有多个圆孔2，所述圆孔2为采用阵列结构排布在齿轮轮体1上的通孔，齿轮轮体1上的圆孔2行数与列数相同且任意相邻两列或两行之间间隔一致，齿轮轮体1加工的所有圆孔2孔径一致，圆孔2内填充有阻尼柱3，阻尼柱3由高阻尼橡胶、聚合物复合材料、铜或者高阻尼合金材料中的一种或多种制成。

进一步优化的，所述圆孔2的孔径为齿轮基圆半径的3％-7％。

本实用新型通过在齿轮轮体1上周期分布圆孔2，在圆孔2中填充一种或者多种不同材质的高阻尼材料，形成声子晶体的结构，通过声子晶体的声子带隙，以及控制填充的阻尼材料的剪切模量、材料密度和晶体组元孔径的几何尺寸，来改变带隙的区间，达到抑止目标频带区间振动的目的。

本实用新型的声子晶体齿轮由齿轮轮体、齿轮端面沿圆周方向中心轴线平行于齿轮中心孔轴心线的周期性圆孔阵列，以及填充于周期性圆孔阵列中的高阻尼材料组成，具有明显的降噪效果。

本实用新型的声子晶体由圆孔2阵列组成，每一列之间的间隔一致，列数和行数数目一致，圆孔2均为通孔且孔径一致，圆孔2直接以通孔的形式加工在齿轮轮体1上，根据齿轮的几何尺寸、载荷大小调整圆孔2阵列的孔径和行列间距以及圆孔的个数，齿轮承载扭矩较大时可适当减少圆孔个数和孔径，同时增大行列间距，以及提高填充材料和齿轮本体材料的密度比和弹性模量比。

本实用新型的声子晶体齿轮可根据齿轮传递的扭矩和工作的环境选择合适的阻尼填充材料，根据减振的频段区间选择填充高阻尼橡胶、聚合物复合材料、铜或者高阻尼合金材料中的一种或者多种，最后将该齿轮和齿轮轴连接应用于相应的齿轮传动***。

Claims (8)

1.一种声子晶体减振齿轮，其特征在于：包括齿轮轮体(1)和设置在齿轮轮体(1)中心位置用于连接齿轮轴的联接孔及键槽，所述齿轮轮体(1)上加工有多个圆孔(2)，圆孔(2)内填充有阻尼柱(3)。

2.根据权利要求1所述的一种声子晶体减振齿轮，其特征在于：所述圆孔(2)为直接加工在齿轮轮体(1)上的通孔。

3.根据权利要求1所述的一种声子晶体减振齿轮，其特征在于：所述圆孔(2)采用阵列结构排布在齿轮轮体(1)上。

4.根据权利要求1所述的一种声子晶体减振齿轮，其特征在于：所述加工在齿轮轮体(1)上的圆孔(2)行数与列数相同且任意相邻两列或两行之间间隔一致。

5.根据权利要求1所述的一种声子晶体减振齿轮，其特征在于：所述齿轮轮体(1)加工的所有圆孔(2)孔径一致，且圆孔个数多于16。

6.根据权利要求1所述的一种声子晶体减振齿轮，其特征在于：所述圆孔(2)的孔径为齿轮基圆半径的3％-7％。

7.根据权利要求1所述的一种声子晶体减振齿轮，其特征在于：所述阻尼柱(3)包括高阻尼橡胶、聚合物复合材料、铜或者高阻尼合金材料。

8.根据权利要求7所述的一种声子晶体减振齿轮，其特征在于：所述圆孔(2)内填充有一种阻尼柱(3)，或者将不同材质的阻尼柱(3)交替填充在不同的圆孔(2)内。