一種基于局域共振型聲子晶體的普通低速減振齒輪的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于齒輪減振技術領域，尤其涉及一種基于局域共振型聲子晶體的普通低速減振齒輪。
【背景技術】
[0002]齒輪傳動作為機械傳動裝置中最常見的方式之一，廣泛應用于船舶、汽車、冶金、礦山、建筑、石油鉆采等領域的各類機器設備中。其中的一些設備常常工作在低速重載的惡劣工況下，使得安裝在設備上的普通低速齒輪產生劇烈振動，齒輪的振動通過安裝在其上的軸、軸承傳遞到軸承座等齒輪支撐件最后傳遞到整個機械設備，從而誘發復雜的機械故障，導致機械不能正常運行，甚至引發嚴重的安全事故。
[0003]目前，減少齒輪振動的方法主要有兩種:一是以預防為主，即保證齒輪等零部件的加工精度與安裝精度來盡量減小齒輪的異常振動和故障發生；二是通過隔振等技術來減小齒輪運行時的振動。
[0004]但是，低速重載條件下的齒輪振動通過齒輪支撐件傳遞難以阻隔，以上技術很難達到良好的齒輪減振效果，齒輪的振動控制仍是目前預防齒輪故障的難題。
【實用新型內容】
[0005]針對上述現有技術，本實用新型要解決的問題是提供一種無需改變齒輪本身結構、齒輪“帶隙”位置與“帶隙”寬度可調且適用于不同工況條件下的普通低速減振齒輪。
[0006]為解決上述問題，本實用新型采用的技術方案如下:
[0007]一種基于局域共振型聲子晶體的普通低速減振齒輪，包括輪齒、輪輻、輪轂與鍵槽，還包括局域共振型聲子晶體，所述局域共振型聲子晶體包括基體、彈性體與質量塊，所述基體為輪輻上與彈性體在同一徑向尺寸處的部位，所述彈性體呈圓環狀，所述彈性體一面緊密貼合在基體上，另一面與質量塊緊密貼合，所述質量塊呈圓環狀，所述質量塊的圓環中心線與所述彈性體圓環的中心線重合；所述局域共振型聲子晶體在輪輻上同一徑向尺寸處的兩個端面上對稱分布，所述局域共振型聲子晶體在輪輻徑向方向上等間距均勻布置，靠近輪轂處安裝的局域共振型聲子晶體的圓環直徑小，靠近輪齒處安裝的局域共振型聲子晶體的圓環直徑大；所述局域共振型聲子晶體設置有四個時可達到良好的減振效果，為使減振效果更佳可在輪幅上空間允許范圍內適當增加局域共振型聲子晶體的個數；通過調整局域共振型聲子晶體在輪輻上的安裝位置可使齒輪“帶隙”位置可調，通過調整相鄰局域共振型聲子晶體間的徑向距離可使齒輪“帶隙”寬度可調。
[0008]本實用新型基于局域共振型聲子晶體的低頻帶隙原理，結合局域共振型聲子晶體帶隙可調的特性來實現齒輪在低頻頻段內的減振。齒輪在運行過程中受到的彈性波作為局域共振型聲子晶體的彈性波激勵，當彈性波的頻率處于局域共振型聲子晶體的帶隙范圍內時，彈性波將被極大程度甚至完全衰減，即形成“禁帶”，從而達到減振的效果。根據齒輪材料、尺寸、運行工況的不同可以設計與之匹配的各種類型的局域共振型聲子晶體，從而有目的地對低頻段內各種工況下的齒輪進行減振，實現減振降噪的有益效果。
[0009]優選的，所述彈性體可以選用橡膠材料制作，也可以用剛度相當、彈性相當的其他彈性材料代替。
[0010]優選的，所述質量塊可以選用鎢材料制作，也可以用密度、彈性模量、泊松比相當的其他金屬材料代替。
[0011]優選的，所述基體與安裝在基體兩側的彈性體、質量塊之間可用強力膠達到緊密貼合的效果。
[0012]優選的，所述基體與安裝在基體兩側的彈性體、質量塊之間可通過在圓周方向上等間距均勻設置的8個螺栓聯接達到緊密貼合的效果。
[0013]與現有技術相比，本實用新型一種基于局域共振型聲子晶體的普通低速減振齒輪具有以下有益效果:
[0014]本實用新型將局域共振型聲子晶體引入到齒輪低頻減振中，基于局域共振型聲子晶體的低頻禁帶特性，在齒輪的輪輻上徑向等間距地布置環狀聲子晶體結構，在不改變齒輪結構條件下達到對齒輪低頻減振的效果。
[0015]進一步地，本實用新型根據局域共振型聲子晶體禁帶帶隙與禁帶位置的可調性，可通過調整聲子晶體的安裝位置與相鄰聲子晶體之間的距離以滿足不同工況下的齒輪減振要求，具有“低帶隙”和“寬禁帶”的良好減振效果。
[0016]進一步地，本實用新型將圓環狀聲子晶體對稱布置在齒輪輪輻的兩個端面上，具有高對稱性，與輪輻的形狀、齒輪工作時的旋轉運動相匹配，不會引起齒輪工作時的偏心問題。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型一種基于局域共振型聲子晶體的普通低速減振齒輪【具體實施方式】一的剖面視圖；
[0018]圖2為本實用新型一種基于局域共振型聲子晶體的普通低速減振齒輪【具體實施方式】一的正面視圖；
[0019]圖3為本實用新型一種基于局域共振型聲子晶體的普通低速減振齒輪【具體實施方式】二的剖面示意圖；
[0020]圖4為本實用新型一種基于局域共振型聲子晶體的普通低速減振齒輪【具體實施方式】二的正面視圖。
【具體實施方式】
[0021]圖1和圖2示出了本實用新型一種基于局域共振型聲子晶體的普通低速減振齒輪的第一種實施方式。如圖1和圖2所示，一種基于局域共振型聲子晶體的普通低速減振齒輪包括輪齒1、輪福2、輪轂3與鍵槽4、局域共振型聲子晶體5。所述局域共振型聲子晶體5包括基體6、彈性體7與質量塊8，所述基體6為輪輻2上與彈性體7在同一徑向尺寸處的部位，所述彈性體7呈圓環狀，所述彈性體7 —面通過強力膠緊密貼合在基體6上，另一面與質量塊8通過強力膠緊密貼合，所述質量塊8的圓環中心線與所述彈性體7圓環的中心線重合。所述彈性體7可以選用橡膠材料制作，也可以用剛度相當、彈性相當的其他彈性材料代替。所述質量塊8可以選用鎢材料制作，也可以用密度、彈性模量、泊松比相當的其他金屬材料代替。所述局域共振型聲子晶體5在輪輻2上同一徑向尺寸處的兩個端面上對稱分布，所述局域共振型聲子晶體5設置有4個且在輪輻2徑向方向上等間距均勻布置，靠近輪轂3處安裝的局域共振型聲子晶體5的圓環直徑小，靠近輪齒I處安裝的局域共振型聲子晶體5的圓環直徑大。通過調整局域共振型聲子晶體5在輪輻2上的安裝位置可使齒輪“帶隙”位置可調，通過調整相鄰局域共振型聲子晶體5間的徑向距離可使齒輪“帶隙”寬度可調。
[0022]圖3和圖4示出了本實用新型一種基于局域共振型聲子晶體的普通低速減振齒輪的第二種實施方式。如圖3和圖4所示，與【具體實施方式】一不同的是，所述基體6與安裝在基體6兩側的彈性體7、質量塊8之間可通過在圓周方向上等間距均勻設置的8個螺栓9聯接達到緊密貼合的效果。
[0023]上面結合附圖對本實用新型的實施方式作了詳細說明，但是本實用新型并不限于上述實施方式，在本領域的普通技術人員所具備的知識范圍內，還可以在不脫離本實用新型宗旨的前提下做出各種變化。
【主權項】
1.一種基于局域共振型聲子晶體的普通低速減振齒輪，包括輪齒(1)、輪輻(2)、輪轂(3)與鍵槽(4)，其特征在于:還包括局域共振型聲子晶體(5)，所述局域共振型聲子晶體(5)包括基體(6)、彈性體(7)與質量塊(8)，所述基體(6)為輪輻⑵上與彈性體(7)在同一徑向尺寸處的部位，所述彈性體(7)呈圓環狀，所述彈性體(7) —面緊密貼合在基體(6)上，另一面與質量塊(8)緊密貼合，所述質量塊(8)呈圓環狀，所述質量塊(8)的圓環中心線與所述彈性體(7)圓環的中心線重合；所述局域共振型聲子晶體(5)在輪輻(2)上同一徑向尺寸處的兩個端面上對稱分布，所述局域共振型聲子晶體(5)在輪輻(2)徑向方向上等間距均勻布置，靠近輪轂(3)處安裝的局域共振型聲子晶體(5)的圓環直徑小，靠近輪齒(I)處安裝的局域共振型聲子晶體(5)的圓環直徑大；所述局域共振型聲子晶體(5)設置有四個時可達到良好的減振效果，為使減振效果更佳可在輪幅(2)上空間允許范圍內適當增加局域共振型聲子晶體(5)的個數；通過調整局域共振型聲子晶體(5)在輪輻(2)上的安裝位置可使“帶隙”位置可調，通過調整相鄰局域共振型聲子晶體(5)間的徑向距離可使“帶隙”寬度可調。2.根據權利要求1所述的一種基于局域共振型聲子晶體的普通低速減振齒輪，其特征在于:所述彈性體(7)可以選用橡膠材料制作。3.根據權利要求1所述的一種基于局域共振型聲子晶體的普通低速減振齒輪，其特征在于:所述質量塊(8)可以選用鎢材料制作。4.根據權利要求1所述的一種基于局域共振型聲子晶體的普通低速減振齒輪，其特征在于:所述基體(6)與安裝在基體(6)兩側的彈性體(7)、質量塊(8)之間可用強力膠達到緊密貼合的效果。5.根據權利要求1所述的一種基于局域共振型聲子晶體的普通低速減振齒輪，其特征在于:所述基體(6)與安裝在基體(6)兩側的彈性體(7)、質量塊(8)之間可通過在圓周方向上等間距均勻設置的8個螺栓(9)聯接達到緊密貼合的效果。
【專利摘要】本實用新型公開一種基于局域共振型聲子晶體的普通低速減振齒輪，包括輪齒(1)、輪輻(2)、輪轂(3)與鍵槽(4)，其特征在于：還包括局域共振型聲子晶體(5)，所述局域共振型聲子晶體(5)包括基體(6)、彈性體(7)與質量塊(8)，所述局域共振型聲子晶體(5)在輪輻(2)上同一徑向尺寸處的兩個端面上對稱分布，所述局域共振型聲子晶體(5)在輪輻(2)徑向方向上等間距均勻布置。本實用新型無需改變齒輪結構，不會引起齒輪工作時的偏心問題，具有“低帶隙”和“寬禁帶”的良好減振效果。
【IPC分類】F16H55/12, F16H55/17
【公開號】CN204828549
【申請號】CN201520439857
【發明人】包凱, 陳天寧, 王小鵬, 姜萍, 宋愛玲, 王放
【申請人】包凱
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年6月18日