一种具有多维减振功能的复合型声子晶体杆

摘要

本发明的目的在于提供一种具有多维减振功能的复合型声子晶体杆，包括杆身、局域振子、端盖、连接杆，杆身为中空，杆身内部装有由钢球、橡胶周期摆列组成的布拉格型声子晶体内芯，杆身的两端安装端盖，局域振子为内层为橡胶、外层为铜所组成的环形结构，局域振子周期排列在杆身的外表面，连接杆的横截面为T型，连接杆一端位于杆身外部、其余部分位于杆身内部，连接杆位于杆身内部的端部与端盖之间安装弹簧。本发明整体结构简单紧凑，应用范围广泛，可适用于各种减振平台结构以及机械手臂。并且具有环境要求较低，对中低频的多维减振效果突出等特点。

权利要求

1.一种具有多维减振功能的复合型声子晶体杆，其特征是：包括杆身、局域振子、端盖、连接杆，杆身为中空，杆身内部装有由钢球、橡胶周期摆列组成的布拉格型声子晶体内芯，杆身的两端安装端盖，局域振子为内层为橡胶、外层为铜所组成的环形结构，局域振子周期排列在杆身的外表面，连接杆的横截面为T型，连接杆一端位于杆身外部、其余部分位于杆身内部，连接杆位于杆身内部的端部与端盖之间安装弹簧。

2.根据权利要求1所述的一种具有多维减振功能的复合型声子晶体杆，其特征是：还包括挡圈，挡圈安装在端盖外侧，端盖上设置填料槽，填料槽里添加填料，挡圈压紧填料使填料在填料槽内胀紧。

3.根据权利要求2所述的一种具有多维减振功能的复合型声子晶体杆，其特征是：所述的填料为聚氟四乙烯。

4.根据权利要求1-3任一所述的一种具有多维减振功能的复合型声子晶体杆，其特征是：布拉格型声子晶体内芯与杆身内表面间隙配合。

说明书

一种具有多维减振功能的复合型声子晶体杆

技术领域

[0001] 本发明涉及的是一种减振降噪领域的连接杆。

背景技术

[0002] 在机械工业以及其他工业部门都存在着各种振动问题，其中许多振动都是有害振动，这些振动给我们的生产生活带来巨大的损失或者埋下了巨大的安全隐患。此外过量的振动和因振动而引起的噪声，还会污染环境，损害人们的身体健康。同时必须指出振动并不能完全消除，我们只能通过各种手段对振动进行削弱，直至振动的效应处在我们允许的范围之内。近年来，声子晶体的研究表明，声子晶体可用于控制弹性波的传播，在新型声学器件、减振降噪领域具有广阔的应用前景。

[0003] 在很多情况下，振动是多维的，不仅有弯曲振动还有纵向振动，扭转振动。多维振动在很多情况下对人员或设备都会产生不良影响，造成各种不同的损害，如机械手臂的多维振动影响机械手臂运动轨迹的精度，机床的多维振动影响零件的加工精度等。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供达到中低频带下的多维减振的效果一种具有多维减振功能的复合型声子晶体杆。

[0005] 本发明的目的是这样实现的：

[0006] 本发明一种具有多维减振功能的复合型声子晶体杆，其特征是：包括杆身、局域振子、端盖、连接杆，杆身为中空，杆身内部装有由钢球、橡胶周期摆列组成的布拉格型声子晶体内芯，杆身的两端安装端盖，局域振子为内层为橡胶、外层为铜所组成的环形结构，局域振子周期排列在杆身的外表面，连接杆的横截面为T型，连接杆一端位于杆身外部、其余部分位于杆身内部，连接杆位于杆身内部的端部与端盖之间安装弹簧。

[0007] 本发明还可以包括：

[0008] 1、还包括挡圈，挡圈安装在端盖外侧，端盖上设置填料槽，填料槽里添加填料，挡圈压紧填料使填料在填料槽内胀紧。

[0009] 2、所述的填料为聚氟四乙烯。

[0010] 3、布拉格型声子晶体内芯与杆身内表面间隙配合。

[0011] 本发明的优势在于：本发明整体结构简单紧凑，应用范围广泛，可适用于各种减振平台结构以及机械手臂。并且具有环境要求较低，对中低频的多维减振效果突出等特点。

附图说明

[0012] 图1为本发明的剖面示意图；

[0013] 图2为本发明的结构示意图；

[0014] 图3为布拉格型声子晶体内芯示意图；

[0015] 图4为局域振子结构示意图。

具体实施方式

[0016] 下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

[0017] 结合图1～4，连接杆1可以连接中空杆2与上下平台或者同时连接相同的杆2，法兰盘10起到连接的作用。填料12放置于端盖7的填料槽内，挡圈7压紧填料，使填料12在填料槽内胀紧，填料的材料为聚氟四乙烯，由于中空杆2要加油润滑，因此其起着油密封的作用。局域振子31为橡胶，局域振子32为铜，局域振子周期的排列在中空杆2外表面。杆的长度也可根据需要进行加长和缩短，局域振子与杆之间可由胀紧连接的方式，或者通过胶粘在一起。41为钢球，42橡胶，41，42周期摆列组成布拉格型声子晶体内芯，布拉格内芯置于中空杆2的内腔，布拉格内芯外表面和中空杆2内表面间隙配合。挡圈8和连接杆
1之间有滑键11连接，中空杆身2和挡圈8之间通过柱销6连接。连接杆1和端盖7通过弹簧5连接，弹簧5的预紧力可根据振动带隙要求通过垫片13的数量和厚度来调整。

[0018] 1复合式声子晶体内芯的连接

[0019] 将41，42按周期的顺序排列起来，然后将41，42依次粘接在一起组成内芯，内芯的长度可以根据上下平台的高度，或者机械手臂的长度决定。

[0020] 2复合式声子晶体内腔的连接

[0021] 将粘接好的声子晶体内芯放入中空杆身2中，然后将垫片13套入连接杆1，再把内芯左右两端分别放入连接杆1，然后再将弹簧5套进左边的连接杆1中，再将将左边的端盖7拧紧，然后把柱销6插入端盖7的柱销空中，柱销用于防止中空杆2与端盖7发生相对扭转，再把填料12放入端盖的填料函中，用挡圈8把填料固定好，挡圈8和连接杆1之间通过滑键连接，同理装入弹簧后可将右端的端盖7拧紧。弹簧由于压缩有了预紧力，弹簧的预紧力可以通过增减垫片13调节。最后将法兰盘10装在连接杆1的两端。

[0022] 3复合式声子晶体局域振子的连接

[0023] 将局域振子32套入局域振子31中，两者通过胶粘结在一起组成局域振子，然后将局域振子依次周期的排列在中空杆2，局域振子与中空杆也通过胶粘结。

[0024] 4复合式声子晶体的工作过程

[0025] 当纵向振动激扰从左端连接杆1传入复合型杆时如图1，由于有预紧力的布拉格型声子晶体内芯的带隙作用，使得该纵向振动激扰在一定的频带范围声子晶体纵向振动带隙内得到衰减。当弯曲振动激扰传入时，连接杆1通过端盖7带动中空杆2弯曲振动，在中空杆2外壁上的局域振子的横向振动作用下，弯曲振动在一定的频带范围声子晶体弯曲振动带隙内将得到衰减。当扭转振动激扰传入时，滑键11、柱销6起到传递扭矩的作用，从而带动中空杆2作扭转振动，在局域振子的扭转振动作用下，输入的扭转振动激扰将在一定的频带范围声子晶体扭转振动带隙内得到衰减。连接杆1，法兰盘10可以根据具体连接的情况进行二次设计，设计的核心思想是能将平台和杆件，杆件与杆件连接起来。由于中空杆2与局域振子所组成的局域共振型声子晶体同时具有中低频范围的弯曲振动带隙和扭转振动带隙，而由布拉格内芯构成的大弹性常数差的布拉格型声子晶体的减振带隙也位于中低频范围，因此本发明可以同时抑制外部传入的纵向、弯曲以及扭转振动，从而实现了中低频多维减振的功能。

[0026] 本发明的原理为：

[0027] 1.轴向振动通过有预紧力的大弹性常数差的布拉格型声子晶体杆进行抑制和衰减；

[0028] 2.弯曲振动通过局域共振型声子晶体杆减振；

[0029] 3.扭转振动通过局域共振型声子晶体杆减振。