負泊松比阻尼隔振器的製作方法
2023-07-04 21:13:53
1.本發明涉及振動與噪聲控制技術領域，具體地，涉及負泊松比阻尼隔振器。
背景技術：
2.隔振裝置對於衛星精密載荷的在軌運行尤為重要。隔振裝置能夠有效隔離衛星平臺中飛輪等轉動部件產生的微振動，避免轉動部件的微振動對如高解析度相機的成像產生影響。目前，衛星中已有的隔振器通常包括彈性部件及阻尼器。為避免隔振器在衛星發射階段在運載火箭振動的激勵下產生共振，目前常用手段是發射階段採用鎖定裝置將隔振器鎖定，當衛星入軌後再將隔振裝置解鎖。對於衛星平臺，隔振裝置的鎖定釋放裝置將導致額外的重量，同時也降低了衛星平臺的可靠性。理想情況下，衛星中隔振器應當具有較大的阻尼特性，進而降低其在共振頻率處的動力學響應，發射階段將無需採用鎖定裝置鎖定隔振器。
3.專利文獻cn2649866y公開了一種基於線性彈簧及緩衝阻尼器的大阻尼隔振器，其中緩衝阻尼器包括缸體、活塞、活塞杆等，並且缸體內的液體為帶有粘滯性的液體，整體結構複雜，重量大，難以小型化。專利文獻cnio7061597a公布了一種磁流變液體阻尼隔振器，其中磁流變液體阻尼器內部裝置複雜，重量較大，且需施加磁場以實現較大阻尼效果。專利文獻cnio4455182a公開了一種衛星用液體阻尼隔振器，包括波紋管、阻尼液、壓緊彈簧、阻尼盤等，整體設計較為複雜，對加工精度要求較高。為實現大阻尼特性，已有的專利文獻中通常採用液體阻尼與彈性元件相結合。液體阻尼元件不利於隔振器整體的小型化及輕量化設計，並且液體阻尼元件對於航天應用存在著阻尼液體洩漏的風險。因此，結構簡單，便於小型化及輕量化的，具有大阻尼特性的新型隔振器，對有效改善衛星振動環境,保證星上敏感部件的可靠、正常工作，具有極其重要的意義。
技術實現要素：
4.針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種負泊松比阻尼隔振器。
5.根據本發明提供的一種負泊松比阻尼隔振器，包括：第一剛性連接件、第二剛性連接件以及阻尼組件；
6.所述第一剛性連接件連接所述第二剛性連接件，所述第一剛性連接件允許相對所述第二剛性連接件滑動；
7.所述第一剛性連接件和所述第二剛性連接件之間安裝所述阻尼組件。
8.優選地，所述第一剛性連接件背向所述第二剛性連接件一端設置為第一連接塊；
9.所述第一連接塊兩側朝向所述第二剛性連接件一端延伸出第一勾邊；
10.所述第二剛性連接件背向所述第一剛性連接件一端設置為第二連接塊；
11.所述第二連接塊兩側朝向所述第一剛性連接件一端延伸出第二勾邊。
12.優選地，所述阻尼組件包括：第二負泊松比彈性元件、第三負泊松比彈性元件以及第一負泊松比彈性元件；
13.所述第一連接塊和所述第二連接塊之間安置所述第一負泊松比彈性元件；
14.兩側所述第一勾邊和所述第二勾邊之間分別安裝所述第二負泊松比彈性元件和所述第三負泊松比彈性元件。
15.優選地，所述第一負泊松比彈性元件、所述第二負泊松比彈性元件以及所述第三負泊松比彈性元件均通過兩片彈簧薄片兩端剛性連接構成，且兩片所述彈簧薄中部朝相向方向彎曲；
16.所述彈簧薄片沿所述第一剛性連接件滑動方向放置。
17.優選地，所述第一負泊松比彈性元件內部安裝第一阻尼橡膠，所述第一阻尼橡膠與所述第一負泊松比彈性元件內部形狀相適配；
18.所述第二負泊松比彈性元件內部安裝第二阻尼橡膠，所述第二阻尼橡膠與所述第二負泊松比彈性元件內部形狀相適配；
19.所述第三負泊松比彈性元件內部安裝第三阻尼橡膠，所述第三阻尼橡膠與所述第三負泊松比彈性元件內部形狀相適配。
20.優選地，所述第一負泊松比彈性元件、所述第二負泊松比彈性元件以及所述第三負泊松比彈性元件沿所述第一剛性連接件滑動方向並列排布；
21.所述第一負泊松比彈性元件位於所述所述第二負泊松比彈性元件和所述第三負泊松比彈性元件中間。
22.優選地，所述第一負泊松比彈性元件、所述第二負泊松比彈性元件以及所述第三負泊松比彈性元件設置為對稱結構。
23.優選地，所述第一負泊松比彈性元件厚度設置為所述第二負泊松比彈性元件和所述第三負泊松比彈性元件的2倍。
24.優選地，當所述第一剛性連接件朝向所述第二剛性連接件滑動時，所述第一負泊松比彈性元件壓縮變形，所述第二負泊松比彈性元件和所述第三負泊松比彈性元件拉伸變形；
25.當所述第一剛性連接件背向所述第二剛性連接件滑動時，所述第一負泊松比彈性元件拉伸變形，所述第二負泊松比彈性元件和所述第三負泊松比彈性元件壓縮變形。
26.優選地，當所述第一負泊松比彈性元件、所述第二負泊松比彈性元件以及所述第三負泊松比彈性元件發生壓縮變形時，分別設置在所述第一負泊松比彈性元件、所述第二負泊松比彈性元件以及所述第三負泊松比彈性元件上的兩側所述彈簧薄片中部相向彎曲變形；
27.所述彈簧薄片材質包括彈簧鋼。
28.優選地，當所述第一負泊松比彈性元件、所述第二負泊松比彈性元件以及所述第三負泊松比彈性元件中部發生拉伸及壓縮，整體呈現負泊松比特性。
29.優選地，所述第一負泊松比彈性元件、所述第二負泊松比彈性元件以及所述第三負泊松比彈性元件兩端分別和所述第一剛性連接件和所述第二剛性連接件剛性連接。
30.與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：
31.1、本發明通過改變負泊松比彈性元件中圓弧形薄片的曲率來調整負泊松比彈性元件的泊松比，進而能夠調整隔振器整體的阻尼特性；
32.2、本發明在負泊松比彈性元件內部安裝阻尼橡膠，由於阻尼橡膠在雙向拉伸及壓縮下能夠產生更大的變形，進而在振動過程中能夠耗散更多的能量，能夠明顯提升隔振器
整體的阻尼特性；
33.3、本發明利用負泊松比彈性元件，通過雙向加載放大了阻尼橡膠的阻尼特性，因此採用較小體積的阻尼橡膠就能夠實現較大的阻尼效果，能夠明顯減小隔振器中阻尼元件的尺寸；
34.4、本發明利用負泊松比彈性元件及阻尼橡膠實現大阻尼特性，內部無複雜的結構及機構，結構簡單，體積小，利於小型化及輕量化；
35.5、本發明通過負泊松比彈性元件及阻尼橡膠能夠有效隔離微振動現象。
附圖說明
36.通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特徵、目的和優點將會變得更明顯：
37.圖1為負泊松比阻尼隔振器立體結構示意圖；
38.圖2為負泊松比阻尼隔振器爆炸圖；
39.圖3為負泊松比阻尼隔振器半剖視圖；
40.圖4為負泊松比阻尼隔振器主視圖；
41.圖5為負泊松比阻尼隔振器左視圖；
42.圖6為負泊松比阻尼隔振器俯視圖。
43.圖中所示：
44.具體實施方式
45.下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助於本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變化和改進。這些都屬於本發明的保護範圍。
46.實施例1
47.如圖1所示，一種負泊松比阻尼隔振器，可用於衛星等隔離衛星平臺中飛輪等轉動部件產生的微振動等，包括：第一剛性連接件1、第二剛性連接件2以及阻尼組件；第一剛性連接件1連接第二剛性連接件2，第一剛性連接件1允許相對第二剛性連接件2滑動，第一剛性連接件1和第二剛性連接件2之間安裝阻尼組件。第一剛性連接件1背向第二剛性連接件2一端設置為第一連接塊，第一連接塊兩側朝向第二剛性連接件2一端延伸出第一勾邊，第二剛性連接件2背向第一剛性連接件1一端設置為第二連接塊，第二連接塊兩側朝向第一剛性連接件1一端延伸出第二勾邊。
48.如圖2至圖6所示，阻尼組件包括：第二負泊松比彈性元件3、第三負泊松比彈性元件4以及第一負泊松比彈性元件5；第一連接塊和第二連接塊之間安置第一負泊松比彈性元
件5，兩側第一勾邊和第二勾邊之間分別安裝第二負泊松比彈性元件3和第三負泊松比彈性元件4。第一負泊松比彈性元件5、第二負泊松比彈性元件3以及第三負泊松比彈性元件4均通過兩片彈簧薄片兩端剛性連接構成，且兩片彈簧薄中部朝相向方向彎曲，彈簧薄片沿第一剛性連接件1滑動方向放置，彈簧薄片材質包括彈簧鋼。第一負泊松比彈性元件5、第二負泊松比彈性元件3以及第三負泊松比彈性元件4設置為對稱結構。第一負泊松比彈性元件5厚度設置為第二負泊松比彈性元件3和第三負泊松比彈性元件4的2倍。
49.第一負泊松比彈性元件5、第二負泊松比彈性元件3以及第三負泊松比彈性元件4沿第一剛性連接件1滑動方向並列排布，第一負泊松比彈性元件5位於第二負泊松比彈性元件3和第三負泊松比彈性元件4中間。第一負泊松比彈性元件5內部安裝第一阻尼橡膠8，第一阻尼橡膠8與第一負泊松比彈性元件5內部形狀相適配，第二負泊松比彈性元件3內部安裝第二阻尼橡膠6，第二阻尼橡膠6與第二負泊松比彈性元件3內部形狀相適配，第三負泊松比彈性元件4內部安裝第三阻尼橡膠7，第三阻尼橡膠7與第三負泊松比彈性元件4內部形狀相適配。
50.當第一剛性連接件1朝向第二剛性連接件2滑動時，第一負泊松比彈性元件5壓縮變形，第二負泊松比彈性元件3和第三負泊松比彈性元件4拉伸變形；當第一剛性連接件1背向第二剛性連接件2滑動時，第一負泊松比彈性元件5拉伸變形，第二負泊松比彈性元件3和第三負泊松比彈性元件4壓縮變形。當第一負泊松比彈性元件5、第二負泊松比彈性元件3以及第三負泊松比彈性元件4發生壓縮變形時，分別設置在第一負泊松比彈性元件5、第二負泊松比彈性元件3以及第三負泊松比彈性元件4上的兩側彈簧薄片中部相向彎曲變形。
51.實施例2
52.如圖1至圖6所示，本實施例包括：第一剛性連接件1、第二剛性連接件2、第二負泊松比彈性元件3、第三負泊松比彈性元件4、第一負泊松比彈性元件5、第二阻尼橡膠6、第三阻尼橡膠7以及第一阻尼橡膠8。第一剛性連接件1和第二剛性連接件2之間通過第二負泊松比彈性元件3、第三負泊松比彈性元件4和第一負泊松比彈性元件5連接，第一剛性連接件1、第二剛性連接件2分別作為振動輸入端及振動輸出端。本隔振器為對稱結構，負泊松比彈性元件中包括兩片圓弧形彈簧薄片，兩個彈簧薄片向內側彎曲，兩個彈簧薄片在兩端相互剛性連接。
53.第一負泊松比彈性元件5、第二負泊松比彈性元件3以及第三負泊松比彈性元件4分別由兩個圓弧形彈簧薄片在兩端剛性連接而成。第一負泊松比彈性元件5、第二負泊松比彈性元件3以及第三負泊松比彈性元件4在縱向發生拉伸及壓縮時，圓弧形彈簧薄片發生彎曲變形，進而第一負泊松比彈性元件5、第二負泊松比彈性元件3以及第三負泊松比彈性元件4在各自橫向發生壓縮及拉伸，整體呈現負泊松比特性。
54.在第一負泊松比彈性元件5中裝填粘接第一阻尼橡膠8，在第二負泊松比彈性元件3中裝填粘接第二阻尼橡膠6，在第三負泊松比彈性元件4中裝填粘接第三阻尼橡膠7。第一阻尼橡膠8的體積與第一負泊松比彈性元件5內部空間體積相同。第二阻尼橡膠6的體積與第二負泊松比彈性元件3內部空間體積相同。第三阻尼橡7的體積與第三負泊松比彈性元件4內部空間體積相同。當負泊松比彈性元件在縱向拉伸及壓縮時，由於其負泊松比特性，使得負泊松比彈性元件內部填充的阻尼橡膠在縱向及橫向都能夠被負泊松比彈性元件有效拉伸及壓縮，進而增加阻尼橡膠的耗能能力，使得隔振器整體的阻尼特性增加。
55.第一負泊松比彈性元件5、第二負泊松比彈性元件3以及第三負泊松比彈性元件4在隔振器中並列排布，第一負泊松比彈性元件5排在中間位置。第一負泊松比彈性元件5上端與第一剛性連接件1剛性連接，第一負泊松比彈性元件5下端與第二剛性連接件2剛性連接。第二負泊松比彈性元件3下端與第一剛性連接件1剛性連接，第二負泊松比彈性元件3上端與第二剛性連接件2剛性連接。第三負泊松比彈性元件4下端與第一剛性連接件1剛性連接，第三負泊松比彈性元件4上端與第二剛性連接件2剛性連接。當隔振器整體壓縮時，第一負剛度彈性元件5發生壓縮變形，第二負泊松比彈性元件3及第三負泊松比彈性元件4發生拉伸變形。當隔振器整體拉伸時，第一負剛度彈性元件5發生拉伸變形，第二負泊松比彈性元件3及第三負泊松比彈性元件4發生壓縮變形。
56.第二負泊松比彈性元件3、第三負泊松比彈性元件4、第一負泊松比彈性元件5採用彈簧鋼製造而成，第一負泊松比彈性元件5的厚度是第二負泊松比彈性元件3及第三負泊松比彈性元件4厚度的2倍，因此第一負泊松比彈性元件5的縱向壓縮剛度是第二負泊松比彈性元件3及第三負泊松比彈性元件4縱向壓縮剛度的2倍。第二負泊松比彈性元件3以及第三負泊松比彈性元件4整體的厚度為5mm，第一負泊松比彈性元件5整體厚度為10mm。第二負泊松比彈性元件3、第三負泊松比彈性元件4及第一負泊松比彈性元件5中，圓弧形彈簧薄片的厚度為0.2mm，弦長為40mm，弦高為4mm。
57.本領域技術人員知道，除了以純計算機可讀程序代碼方式實現本發明提供的系統及其各個裝置、模塊、單元以外，完全可以通過將方法步驟進行邏輯編程來使得本發明提供的系統及其各個裝置、模塊、單元以邏輯門、開關、專用集成電路、可編程邏輯控制器以及嵌入式微控制器等的形式來實現相同功能。所以，本發明提供的系統及其各項裝置、模塊、單元可以被認為是一種硬體部件，而對其內包括的用於實現各種功能的裝置、模塊、單元也可以視為硬體部件內的結構；也可以將用於實現各種功能的裝置、模塊、單元視為既可以是實現方法的軟體模塊又可以是硬體部件內的結構。
58.在本技術的描述中，需要理解的是，術語「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」、「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本技術和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本技術的限制。
59.以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明並不局限於上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的範圍內做出各種變化或修改，這並不影響本發明的實質內容。在不衝突的情況下，本技術的實施例和實施例中的特徵可以任意相互組合。