一种三维准声子晶体减振齿轮的制作方法

本发明属于减振降噪技术领域，具体涉及一种三维准声子晶体减振齿轮。

背景技术：

作为工程机械传动系统的重要组成部分——齿轮传动,它凭借传动效率高、结构紧凑、传动比稳定和寿命长等优点得到了广泛的应用。然而，齿轮在工作时要进行高速的运转，会产生不同程度的振动与噪声问题，不仅会降低齿轮的传动精度和使用寿命，进而影响机械的工作精度和寿命，而且还会造成噪声污染，影响人们的身体健康。因此，齿轮的减振降噪对提高机械的使用精度，延长机械的使用寿命，改善人们的工作环境等方面都具有重要的意义。

近些年来，齿轮的振动噪声问题越来越突出，如在文献(analyticalcharacterizationoftheuniquepropertiesofplanetarygearfreevibration)中提到，直升机的齿轮传动产生的噪声超过了100db，是主要的噪声源。为了降低齿轮结构的振动噪声，国内相关学者对齿轮结构进行了优化。如现有的专利专利(公开号为cn204200999u)公开的一种声子晶体减振齿轮，通过在齿轮轮体上加工多个圆孔，圆孔中填有阻尼柱，降低齿轮在传动过程中的振动噪声。专利(cn103899733a)公开了一种二维准声子晶体减振齿轮，通过在轮辐式圆柱齿圈的轮毂处安装二维周期结构，实现对齿轮径向和扭转振动的抑制。为了解决齿轮结构减振维度单一的缺点，本发明提供了一种可对纵、横、扭三维振动进行抑制的减振齿轮。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种对齿轮的纵、横、扭三个维度进行振动抑制的减振齿轮。

本发明的目的是这样实现的：包括端盖、轮辐式圆柱齿圈、三维准布拉格型声子晶体圆盘；轮辐式圆柱齿圈的中心为空心，安装有三维准布拉格型声子晶体圆盘；三维准布拉格型声子晶体圆盘由第一三维准声子晶体结构和第二三维准声子晶体结构周期性交替构成；端盖固定在轮辐式圆柱齿圈上。

本发明还可以包括：

1.所述的第一三维准声子晶体结构和第二三维准声子晶体结构均为扇形柱体，沿三维准布拉格型声子晶体圆盘轴向布置，在三维准布拉格型声子晶体圆盘的径向、圆周向和轴向上呈周期性交替分布；

2.所述的端盖和三维准布拉格型声子晶体圆盘的正中心有匹配的轴孔；

3.所述的三维准布拉格型声子晶体圆盘中心有键槽，键槽与轴孔表面相通。

本发明的有益效果在于：

本发明提出一种三维准声子晶体减振齿轮，对齿轮在中高频域内的振动具有良好的减振降噪效果。齿轮整体结构简单、制造方便且使用可靠、对工作环境的要求较低。例如可以用于降低高速齿轮箱的噪声、改善高速齿轮箱噪声和振动特性、改善工人工作环境。

附图说明

图1为三维准声子晶体减振齿轮的总体结构示意图。

图2为轮辐式圆柱准声子晶体减振齿轮的结构示意图。

图3为三维准声子晶体的正视图。

图4为三维准声子晶体的侧视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

如图1-4所示，一种三维准声子晶体减振齿轮，包括螺栓1、端盖2、轮辐式圆柱齿圈3、三维准布拉格型声子晶体圆盘4、第一三维准声子晶体结构4-1、第二三维准声子晶体结构4-2、键槽5、轴孔6。端盖2通过螺栓1固定在轮辐式圆柱齿圈3上，用于防止三维准布拉格型声子晶体圆盘4在轮毂位置上下串动；轮辐式圆柱齿圈3的中心为三维准布拉格型声子晶体圆盘4，在三维准布拉格型声子晶体圆盘4的径向、圆周和轴向三个方向上周期性交替分布第一三维准声子晶体结构4-1和第二三维准声子晶体结构4-2，三维准布拉格型声子晶体圆盘4中的准声子晶体的周期数取决于齿轮的几何尺寸和载荷大小。弹性波在声子晶体材料中传播时，在不同材料交界面处具有反射相消的特性，从而实现对齿轮的径向波、扭转波和轴向波的三维减振，因此本发明大大降低了传动轴向齿圈啮合处的振动传递，对齿轮受到的扭转波、径向波、轴向波的振动具有良好的抑制效果；第一三维准声子晶体结构4-1和第二三维准声子晶体结构4-2的材质根据载荷大小的不同和工作环境的不同，材质为尼龙、增强型尼龙、环氧树脂、有机玻璃、压电陶瓷pzt系列中的一种，本实施例中第一三维准声子晶体结构4-1和第二三维准声子晶体结构4-2的材质分别为有机玻璃和环氧树脂；齿轮和传动轴根据载荷大小、传动轴几何尺寸的不同采用键连接或胀紧联接；轮辐式圆柱齿圈3与三维准布拉格型声子晶体圆盘4之间采用过盈连接；端盖2与轮辐式圆柱齿圈3的材质采用结构钢；轴孔6位于三维准布拉格型声子晶体圆盘4的正中心，键槽5位于轴孔6的外表面上，键槽5与轴孔6的外表面相连并位于紧邻轴孔的第一三维准声子晶体结构4-1或第二三维准声子晶体结构4-2中，键槽5的尺寸小于紧邻轴孔的第一三维准声子晶体结构4-1或第二三维准声子晶体结构4-2的尺寸。

技术特征：

技术总结
本发明属于减振降噪技术领域，具体涉及一种中高频域内的减振降噪齿轮。端盖通过螺栓固定在轮辐式圆柱齿圈上，用于防止三维准布拉格型声子晶体圆盘在轮毂位置上下串动。轮辐式圆柱齿圈的中心为三维准布拉格型声子晶体圆盘，在三维准布拉格型声子晶体圆盘的径向、圆周和轴向三个方向上周期性交替分布两种不同材质的三维准声子晶体结构，弹性波在声子晶体材料中传播时，在不同材料交界面处具有反射相消的特性，从而实现对齿轮的径向波、扭转波和轴向波的三维减振。

技术研发人员：王东华;刘伟;郭宜斌;黄建哲;田震;袁运博
受保护的技术使用者：哈尔滨工程大学
技术研发日：2017.06.06
技术公布日：2017.09.08