一種聲子晶體減振齒輪的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種聲子晶體減振齒輪，包括齒輪輪體和設(shè)置在齒輪輪體中心位置用于連接齒輪軸的聯(lián)接孔及鍵槽，所述齒輪輪體上加工有多個(gè)圓孔，圓孔內(nèi)填充有阻尼柱，針對現(xiàn)有技術(shù)中的傳動(dòng)齒輪阻尼小，振動(dòng)及噪聲大等不足，利用聲子晶體禁帶頻率范圍內(nèi)的振動(dòng)或聲波將被禁止在晶體中傳播這一原理，來降低齒輪傳動(dòng)過程中的振動(dòng)噪聲，并且本實(shí)用新型承載能力大，結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，降噪效果明顯，基本不改變齒輪的原有結(jié)構(gòu)。
【專利說明】一種聲子晶體減振齒輪

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于機(jī)械傳動(dòng)領(lǐng)域，尤其涉及一種聲子晶體減振齒輪。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著大家環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提高，機(jī)械設(shè)備振動(dòng)以及使用舒適性成為評價(jià)其性能好壞的重要指標(biāo)之一，振動(dòng)和沖擊除了引起較大噪聲，還嚴(yán)重影響設(shè)備的安全和使用壽命，機(jī)械傳動(dòng)領(lǐng)域齒輪被廣泛應(yīng)用在各種傳動(dòng)設(shè)備上，如變速器、減速機(jī)等設(shè)備均大量運(yùn)用齒輪系統(tǒng)，開發(fā)一種能夠降低齒輪傳動(dòng)過程中振動(dòng)沖擊和噪聲的齒輪結(jié)構(gòu)對于低噪聲品質(zhì)的設(shè)備而言極其重要。
[0003]近年人們發(fā)現(xiàn)當(dāng)彈性波在周期性彈性復(fù)合介質(zhì)中傳播時(shí)，會(huì)產(chǎn)生類似光子禁帶的彈性波禁帶，即處于禁帶頻率范圍內(nèi)的振動(dòng)或聲波將被禁止在晶體中傳播，并提出了聲子晶體概念，為了降低齒輪振動(dòng)和噪聲，在齒輪設(shè)計(jì)中引入聲子晶體這樣一種新的結(jié)構(gòu)。由于噪音的產(chǎn)生與振動(dòng)息息相關(guān)，而振動(dòng)通常以彈性波的形式在介質(zhì)中傳播，聲子晶體結(jié)構(gòu)的弓I入使彈性波帶隙可以抑制振動(dòng)的傳播，即達(dá)到降噪的目的。
[0004]中國專利“ZL201310172335.7”的專利提供了一種壓電聲子晶體減振齒輪，該專利將桿狀的聲子晶體安裝在輪幅處相對于輪轂對稱布置，起到了減振降噪的目的，該齒輪對齒輪輪轂改造較大，不適合重載齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)工況；中國專利“ZL201310011017.2”的專利提供了一種聲子晶體減振齒輪，該專利將齒輪輪體采用金屬環(huán)和非金屬環(huán)相間的方式與齒圈嵌套在一起，起到了良好的降噪效果，但是同樣存在重載運(yùn)行強(qiáng)度不足，金屬環(huán)和非金屬環(huán)相間工藝較為復(fù)雜的缺點(diǎn)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型提供了一種聲子晶體減振齒輪，針對現(xiàn)有技術(shù)中的傳動(dòng)齒輪阻尼小，振動(dòng)及噪聲大等不足，利用聲子晶體禁帶頻率范圍內(nèi)的振動(dòng)或聲波將被禁止在晶體中傳播這一原理，來降低齒輪傳動(dòng)過程中的振動(dòng)噪聲，并且本實(shí)用新型承載能力大，結(jié)構(gòu)簡單，力口工方便，降噪效果明顯，基本不改變齒輪的原有結(jié)構(gòu)。
[0006]本實(shí)用新型是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的:一種聲子晶體減振齒輪，包括齒輪輪體和設(shè)置在齒輪輪體中心位置用于連接齒輪軸的聯(lián)接孔及鍵槽，所述齒輪輪體上加工有多個(gè)圓孔，圓孔內(nèi)填充有阻尼柱。
[0007]進(jìn)一步優(yōu)化的，所述圓孔為直接加工在齒輪輪體上的通孔。
[0008]進(jìn)一步優(yōu)化的，所述圓孔采用陣列結(jié)構(gòu)排布在齒輪輪體上。
[0009]進(jìn)一步優(yōu)化的，所述加工在齒輪輪體上的圓孔行數(shù)與列數(shù)相同且任意相鄰兩列或兩行之間間隔一致。
[0010]進(jìn)一步優(yōu)化的，所述齒輪輪體加工的所有圓孔孔徑一致，孔個(gè)數(shù)多于16。
[0011]進(jìn)一步優(yōu)化的，所述齒輪輪體加工的所有圓孔孔徑與圓孔陣列的行間距之比為0.2-0.4 之間。
[0012]進(jìn)一步優(yōu)化的，所述圓孔的孔徑為齒輪基圓半徑的3% _7%。
[0013]進(jìn)一步優(yōu)化的，所述阻尼柱包括高阻尼橡膠、聚合物復(fù)合材料、銅或者高阻尼合金材料。
[0014]進(jìn)一步優(yōu)化的，所述圓孔內(nèi)填充有一種或在不同的圓孔內(nèi)交替填充多種不同材質(zhì)的阻尼柱。
[0015]本實(shí)用新型通過在齒輪輪體上周期分布圓孔，在圓孔中填充一種或者多種不同材質(zhì)的高阻尼材料，形成聲子晶體的結(jié)構(gòu)，通過聲子晶體的聲子帶隙，以及控制填充的阻尼材料的彈性模量、材料密度和晶體組元孔徑的幾何尺寸，來改變帶隙的區(qū)間，達(dá)到抑止目標(biāo)頻帶區(qū)間振動(dòng)的目的。
[0016]而且本實(shí)用新型在齒輪輪體上周期分布圓孔，通過對圓孔陣列的孔徑和行列間距以及圓孔的個(gè)數(shù)進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整齒輪的承載能力，承載較大扭矩時(shí)可適當(dāng)減少圓孔個(gè)數(shù)和孔徑，同時(shí)增大行列間距，提高填充材料和齒輪本體材料的密度比和彈性模量比。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的一種聲子晶體減振齒輪有益效果在于:本實(shí)用新型的齒輪承載能力大，本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，降噪效果明顯，基本不改變齒輪的原有結(jié)構(gòu)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2為本實(shí)用新型的剖視圖。
[0020]附圖中:1、齒輪輪體，2、圓孔，3、阻尼柱。

【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案。
[0022]如圖1所示，一種聲子晶體減振齒輪，包括齒輪輪體I和設(shè)置在齒輪輪體I中心位置用于連接齒輪軸的聯(lián)接孔及鍵槽，所述齒輪輪體I上加工有多個(gè)圓孔2，所述圓孔2為采用陣列結(jié)構(gòu)排布在齒輪輪體I上的通孔，齒輪輪體I上的圓孔2行數(shù)與列數(shù)相同且任意相鄰兩列或兩行之間間隔一致，齒輪輪體I加工的所有圓孔2孔徑一致，圓孔2內(nèi)填充有阻尼柱3，阻尼柱3由高阻尼橡膠、聚合物復(fù)合材料、銅或者高阻尼合金材料中的一種或多種制成。
[0023]進(jìn)一步優(yōu)化的，所述圓孔2的孔徑為齒輪基圓半徑的3% -7%。
[0024]本實(shí)用新型通過在齒輪輪體I上周期分布圓孔2，在圓孔2中填充一種或者多種不同材質(zhì)的高阻尼材料，形成聲子晶體的結(jié)構(gòu)，通過聲子晶體的聲子帶隙，以及控制填充的阻尼材料的剪切模量、材料密度和晶體組元孔徑的幾何尺寸，來改變帶隙的區(qū)間，達(dá)到抑止目標(biāo)頻帶區(qū)間振動(dòng)的目的。
[0025]本實(shí)用新型的聲子晶體齒輪由齒輪輪體、齒輪端面沿圓周方向中心軸線平行于齒輪中心孔軸心線的周期性圓孔陣列，以及填充于周期性圓孔陣列中的高阻尼材料組成，具有明顯的降噪效果。
[0026]本實(shí)用新型的聲子晶體由圓孔2陣列組成，每一列之間的間隔一致，列數(shù)和行數(shù)數(shù)目一致，圓孔2均為通孔且孔徑一致，圓孔2直接以通孔的形式加工在齒輪輪體I上，根據(jù)齒輪的幾何尺寸、載荷大小調(diào)整圓孔2陣列的孔徑和行列間距以及圓孔的個(gè)數(shù)，齒輪承載扭矩較大時(shí)可適當(dāng)減少圓孔個(gè)數(shù)和孔徑，同時(shí)增大行列間距，以及提高填充材料和齒輪本體材料的密度比和彈性模量比。
[0027]本實(shí)用新型的聲子晶體齒輪可根據(jù)齒輪傳遞的扭矩和工作的環(huán)境選擇合適的阻尼填充材料，根據(jù)減振的頻段區(qū)間選擇填充高阻尼橡膠、聚合物復(fù)合材料、銅或者高阻尼合金材料中的一種或者多種，最后將該齒輪和齒輪軸連接應(yīng)用于相應(yīng)的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)。
【權(quán)利要求】
1.一種聲子晶體減振齒輪，其特征在于:包括齒輪輪體(I)和設(shè)置在齒輪輪體(I)中心位置用于連接齒輪軸的聯(lián)接孔及鍵槽，所述齒輪輪體(I)上加工有多個(gè)圓孔(2)，圓孔(2)內(nèi)填充有阻尼柱(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聲子晶體減振齒輪，其特征在于:所述圓孔(2)為直接加工在齒輪輪體(I)上的通孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聲子晶體減振齒輪，其特征在于:所述圓孔(2)采用陣列結(jié)構(gòu)排布在齒輪輪體(I)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聲子晶體減振齒輪，其特征在于:所述加工在齒輪輪體(I)上的圓孔(2)行數(shù)與列數(shù)相同且任意相鄰兩列或兩行之間間隔一致。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聲子晶體減振齒輪，其特征在于:所述齒輪輪體(I)加工的所有圓孔(2)孔徑一致，且圓孔個(gè)數(shù)多于16。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聲子晶體減振齒輪，其特征在于:所述圓孔(2)的孔徑為齒輪基圓半徑的3% -7%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聲子晶體減振齒輪，其特征在于:所述阻尼柱(3)包括高阻尼橡膠、聚合物復(fù)合材料、銅或者高阻尼合金材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種聲子晶體減振齒輪，其特征在于:所述圓孔(2)內(nèi)填充有一種阻尼柱(3)，或者將不同材質(zhì)的阻尼柱(3)交替填充在不同的圓孔(2)內(nèi)。
【文檔編號(hào)】F16H55/06GK204200999SQ201420575623
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月30日
【發(fā)明者】黃森, 郝方楠, 張教超, 趙雅榮 申請人:陜西法士特齒輪有限責(zé)任公司