基于豆天蛾幼虫身体结构的减振装置的制作方法

本发明属于机械工程技术领域，具体涉及基于豆天蛾幼虫身体结构的减振装置。

背景技术：
随着人民对矿井、深穴环境的开发利用，许多检测装置需要被运输到相应的环境下作业，工作过程中的冲击碰撞是这种复杂工况不可避免的。对于一些作为灵敏电子元器件的传感器来说，冲击、振动会对其检测效果产生影响甚至造成其部分结构性的损坏，过去的减振装置主要以降低噪音和减小机械振动为目的，要求在低振幅高频率范围内具有减振效果，但目前多领域的减振缓冲体或高衰减防振隔离层则要求在低频率宽振幅的条件下起到减振效果，而且还希望在宽域的温度范围内具有高衰减效果，因此对减振材料的要求更高。目前市场上应用最广的减振器为液体粘滞减振器，其减振材料为液体油类，这种减振器在建筑，机械领域发挥着重要作用，但由于油液会随着节流阻尼产生的热量而温度升高导致液体粘滞作用减弱，如果温度过高液体介质甚至会分解变质，导致减振结构失效。自然界中，豆天蛾幼虫在攀爬豆类植物时，枝叶的晃动或者躲避天敌的需要从高处坠落的情况经常发生，从相对自身尺寸的百倍甚至千倍的高度跌落，它们仍能保持自身毫发无损，可见它们的身体结构有着极好的减振效果。通过对豆天蛾幼虫的身体结构的研究，发现了它体内絮状物，肌肉组织和气囊等组成的特殊减振结构，将这些结构进行抽象并结合具体工况的需要，设计基于豆天蛾幼虫身体结构的减振装置。

技术实现要素：
本发明的目的是提供基于豆天蛾幼虫身体结构的减振装置，该仿生结构模仿豆天蛾幼虫体内结构的分布和具体絮状物的减振机理、排列方式以及豆天蛾幼虫皮下与腹腔之间气囊的分布和其中肌肉组织的作用，将在矿井、深穴作业的仪器放置在该发明装置之中，起到减小外界的冲击而引发的自身振动对仪器的影响的作用，从而使各工作仪器在较理想的工况之下工作，提高工作的准确性和安全性。发明包括筒盖A、垫圈B、金属搭扣C、筒体D，其中垫圈B置于筒体D和筒盖A之间，筒体D和筒盖A经前后两个金属搭扣C连接。所述的筒体D由枝杈体E、气缸F、内筒2、气阀Ⅰ3、气阀Ⅱ4、减振液补充口Ⅰ5、下腔导管Ⅰ6、上腔导管Ⅰ7、外筒8、减振液9、弹性条形加强筋11组成，其中内筒2中的空腔为仪器放置室1；外筒8的右下壁自下而上设置减振液补充口Ⅰ5、固接气阀Ⅱ4和气阀Ⅰ3；外筒8和内筒2之间形成圆环形间隙。圆环形间隙中设置48个气缸F，均分为八组，八组气缸F自上而下分八层均布于圆环形间隙的竖直方向上，相邻两组的间距为45mm。每组的6个气缸F均布于每层圆环中，其中每个气缸F的上端座26固接于外筒8的内壁，每个气缸F的下端座31固接于内筒2的外壁，其中第一层的第一个气缸F的进气口Ⅰ35和进气口Ⅱ32呈封闭状态，其余相邻两个气缸F的进气口Ⅰ35和出气口Ⅰ28经上腔导管Ⅰ7连接，相邻两个气缸F的进气口Ⅱ32和出气口Ⅱ30经下腔导管Ⅰ6连接，且第一层至第七层中每层的第六个气缸F的出气口Ⅰ28经上腔导管Ⅰ7与下一层第一个气缸F的进气口Ⅰ35连接，第一层至第七层中每层的第六个气缸F的出气口Ⅱ30经下腔导管Ⅰ6与下一层第一个气缸F的进气口Ⅱ32连接。外筒8和内筒2的底面之间形成圆柱形间隙，圆柱形间隙中设置5个气缸F，其中每个气缸F的上端座26固接于内筒2的底面外壁，每个气缸F的下端座31固接于外筒8的底面内壁。5个气缸F呈十字形排列，其中1个位于圆柱形间隙的中心，其与其它4个的中心距均为40mm；十字形排列即横排3个、横排前1个、横排后1个。气缸F按横排前、横排从右至左、横排后的顺序，相邻两个气缸F的出气口Ⅰ28和进气口Ⅰ35经上腔导管Ⅰ7连接，相邻两个气缸F的出气口Ⅱ30和进气口Ⅱ32经下腔导管Ⅰ6连接。横排前气缸F的进气口Ⅰ35经上腔导管Ⅰ7与圆环形间隙中第八层的第六个气缸F的出气口Ⅰ28连接。横排前气缸F的进气口Ⅱ32经下腔导管Ⅰ6与圆环形间隙中第八层的第六个气缸F的出气口Ⅱ30连接。横排后气缸F的出气口Ⅰ28经上腔导管Ⅰ7与气阀Ⅰ3连接，横排后气缸F的出气口Ⅱ30经下腔导管Ⅰ6与气阀Ⅱ4连接。弹性条形加强筋11固接于外筒8内壁，且分布于相邻二气缸F正中、外筒8的圆柱母线上。所述的筒盖A由上腔导管Ⅱ12、顶板13、气阀Ⅲ14、气阀Ⅳ15、减振液补充口Ⅱ16、底板17、下腔导管Ⅱ18、筒壁19组成，其中筒壁19的右下侧自下而上设置减振液补充口Ⅱ16、固接气阀Ⅳ15和气阀Ⅲ14。顶板13、底板17和筒壁19形成圆柱形间隙，圆柱形间隙中设置9个气缸F，其中每个气缸F的上端座26固接于顶板13的内壁，每个气缸F的下端座31固接于底板17的内壁。9个气缸F呈十字形排列，其中1个位于圆柱形间隙的中心，其与第一圈4个的中心距均为40mm，其与第二圈4个的中心距均为80mm；十字形排列即横排5个、横排前2个、横排后2个。气缸F按横排前、横排从左至右、横排后的顺序，相邻两个气缸F的出气口Ⅰ28和进气口Ⅰ35经上腔导管Ⅱ12连接，相邻两个气缸F的出气口Ⅱ30和进气口Ⅱ32经下腔导管Ⅱ18连接。横排前与圆柱形间隙中心的中心距为80mm的气缸F的进气口Ⅰ35和进气口Ⅱ32呈封闭状态。横排后与圆柱形间隙中心的中心距为80mm的气缸F的出气口Ⅰ28经上腔导管Ⅱ12与气阀Ⅲ14连接。横排后与圆柱形间隙中心的中心距为80mm的气缸F的出气口Ⅱ30经下腔导管Ⅱ18与气阀Ⅳ15连接。十字形排列的气缸F在筒盖A的顶板13和底板17所形成的4对扇面各自的的正中位置，分别设有连通顶板13和底板17的通气孔Ⅰ20、通气孔Ⅱ21、通气孔Ⅲ22和通气孔Ⅳ23，通气孔Ⅰ20、通气孔Ⅱ21、通气孔Ⅲ22和通气孔Ⅳ23的直径均为40mm；筒体D的圆环形间隙中的48个气缸F以外的空间、筒体D的圆柱形间隙中的5个气缸F以外的空间、筒盖A的圆柱形间隙中的9个气缸F以外的空间填充枝杈体E和减振液9，且枝杈体E和减振液9所占空间比为4:1。所述的减振液9为硅油。所述的枝杈体E由主干25和12根相同的枝杈24组成，其中12根相同的枝杈24分为三组，三组的枝杈24与主干25的圆柱面连接方式完全相同，且分上、中、下三层分布，相邻两层的间距为10mm；每4根枝杈24为一组，枝杈24内端与主干25的圆柱垂直固接，相邻枝杈间的夹角β为900；三组枝杈24分上、中、下三层分布；主干25是直径为15mm，长为20mm的圆柱体，枝杈24是直径为6mm，长为15mm的圆柱体。所述的气缸F由上端座26、活塞杆27、出气口Ⅰ28、缸体29、出气口Ⅱ30、下端座31、进气口Ⅱ32、缸体下腔33、活塞34、进气口Ⅰ35和缸体上腔36组成，其中缸体29下端与下端座31固接；缸体上腔36中部的缸体29一侧壁设有进气口Ⅰ35，缸体上腔36中部的缸体29另一侧壁设有出气口Ⅰ28；缸体下腔33中部的缸体29一侧壁设有进气口Ⅱ32，缸体下腔33中部的缸体29另一侧壁设有出气口Ⅱ30；活塞杆27上端与上端座26固接，活塞杆27中部与缸体29顶部的圆孔37活动连接，活塞杆27下端与活塞34上端固接；活塞34圆柱面与缸体29内壁滑动连接。本发明的工作过程和原理如下：本发明中的外筒8采用的硬质材料模仿了豆天蛾幼虫皮肤的硬壳性结构，能有效抵抗外部尖锐物体的破坏，同时对外部轻微振动进行屏蔽，形成一级减振，圆柱形结构使受力更加均匀，能承受更大载荷的冲击。筒体D的圆环形间隙中的48个气缸F以外的空间、筒体D的圆柱形间隙中的5个气缸F以外的空间、筒盖A的圆柱形间隙中的9个气缸F以外的空间所填充的枝杈体E和减振液9，模仿了豆天蛾幼虫体内的絮状物，在正常没有振动时，枝杈结构的棒状物相互支撑分布在减振液9之中形成立体结构，当遇到较大冲击和振动时，相互支撑着的枝杈体挤压变形，并在这一过程中吸收振动的能量，形成二级减振。筒体D和筒盖A中所设置的气缸F，模仿了豆天蛾幼虫组织结构中分布的气囊，在遇外界冲击筒体变形较大时由于气缸的支撑作用，气体受到压缩并起到良好的吸振减振效果，形成第三级减振。外筒8内壁上所设置的弹性条形加强筋11，则模仿了豆天蛾幼虫体内的肌肉结构，在遇到特殊情况如高强度的挤压变形或者拉伸变形的情况下，弹性条形加强筋能较大程度地衰减这些外部力，起到很好的减振吸能的作用，形成第四级减振。经过如上所述减振吸能后，装有传感器的仪器受到的振动得到了极大程度的阻隔，外界振动对工作仪器的损坏和对仪器工作可靠性的影响，也减到了最小，从而使仪器处于理想的工况之下，使检测精度大幅度提高。本发明的有益效果在于：在工作状态下能有效阻隔、降低振动，使仪器的安全性和检测准确率大幅提高，结构简单，易于推广。附图说明图1为基于豆天蛾幼虫身体结构的减振装置的结构示意图图2为筒体的主视图图3为图2中a-a截面示意图图4为图2中b-b截面示意图图5为筒盖的主视图图6为图5中c-c截面示意图图7为枝杈体的主视图图8为枝杈体的俯视图图9为气缸的主视图其中：A.筒盖B.垫圈C.金属搭扣D.筒体E.枝杈体F.气缸1.仪器放置室2.内筒3.气阀Ⅰ4.气阀Ⅱ5.减振液补充口Ⅰ6.下腔导管Ⅰ7.上腔导管Ⅰ8.外筒9.减振液10.减震带11.弹性条形加强筋12.上腔导管Ⅱ13.顶板14.气阀Ⅲ15.气阀Ⅳ16.减振液补充口Ⅱ17.底板18.下腔导管Ⅱ19.筒壁20.通气孔Ⅰ21.通气孔Ⅱ22.通气孔Ⅲ23.通气孔Ⅳ24.枝杈25.主干26.上端座27.活塞杆28.出气口Ⅰ29.缸体30.出气口Ⅱ31.下端座32.进气口Ⅱ33.缸体下腔34.活塞35.进气口Ⅰ36.缸体上腔37.圆孔具体实施方式下面结合附图对本发明作进一步的详细叙述：本实例的基于豆天蛾幼虫身体结构的减振装置参阅图1至图9，如图1-图4所示，本发明主要由筒盖A、垫圈B、金属搭扣C和筒体D构成，其中垫圈置于筒体和筒盖之间，筒体和筒盖经两个金属搭扣连接,搭扣的两部分互为子母能有效地扣合在一起，保证两部分合为一体工作,在筒盖A中部有4个圆形通气孔。其中筒体由仪器放置室1、内筒2、枝杈体E、气缸F、气阀Ⅰ3、气阀Ⅱ4、减振液补充口5、上腔导管Ⅰ6、下腔导管Ⅰ7、外筒8、减振液9、弹性条形加强筋11组成，其中内筒的空间为仪器放置室，外筒的右下壁自下而上设置减振液补充口5、固接气阀Ⅱ4和气阀Ⅰ3。内筒2形成的的空间为仪器放置室1，外筒8的右下壁自下而上设置减振液补充口Ⅰ5、固接气阀Ⅱ4和气阀Ⅰ3。外筒8和内筒2之间形成圆环形间隙称为减振带8用于放置减振装置，减震装置由枝杈体E、气缸F和减震液9组成，内外筒壁之间用气缸结构F进行支撑并由枝杈体E和减振液体9进行填充，气缸上下端部都有相应的弧形端座与其相连以减小局部受压时受到的压力，气缸由上腔和下腔组成，工作状态上下腔容积基本相等以达到最大效果的减振作用，每个缸体的上腔体之间通过气管相连(下腔体也是相同要求)，气管最后连接到外筒壁上的气阀，当气缸内气体缺失时使用外部补气装置与相应气阀相连进行补气，当减震液缺失时通过减震液补充口补充。外筒和内筒的底面之间形成圆柱形间隙，圆环形间隙中设置48个气缸(F)，均分为八组，八组气缸(F)自上而下分八层均布于圆环形间隙的竖直方向上，相邻两组的间距为45mm；每组的6个气缸F均布于每层圆环中，其中每个气缸F的上端座26固接于外筒8的内壁，每个气缸F的下端座31固接于内筒的外壁，其中第一层的第一个气缸F的进气口Ⅰ35和进气口Ⅱ32呈封闭状态，其余相邻两个气缸F的进气口Ⅰ35和出气口Ⅰ28经上腔导管Ⅰ7连接，相邻两个气缸F的进气口Ⅱ32和出气口Ⅱ30经下腔导管Ⅰ6连接，而且第一层至第七层中每层的第六个气缸(F)的出气口Ⅰ(28)经上腔导管Ⅰ(7)与下一层第一个气缸进气口Ⅰ(35)连接。第一层至第七层中每层的第六个气缸(F)的出气口Ⅱ(30)经下腔导管Ⅰ(6)与下一层第一个气缸(F)的进气口Ⅱ(32)连接。弹性条形加强筋11固接于外筒8内壁，并分布于相邻二气缸F正中，外筒8的圆柱母线上圆环形间隙中的48个气缸以外的空间，填充枝杈体和减振液体，枝杈体和减振液体所占空隙比为4:1；本实例中矿井测试仪器直径为115～120mm，高度约为350mm，所以以此确定减震器轮廓尺寸外筒壁底部直径200mm，高度为400mm,内外筒壁之间的间隙为40mm。本发明中气缸在减震带内形成8层气缸环，相邻两层之间距离为40mm，每层由6个垂直于筒壁的气缸组成，同一环形两相邻气缸与环形圆心夹角为60度。外筒8和内筒2的底面之间形成圆柱形间隙，圆柱形间隙中设置5个气缸F，其中每个气缸F的上端座26固接于内筒2的底面外壁，每个气缸F的下端座31固接于外筒8的底面内壁。5个气缸F呈十字形排列，其中1个位于圆柱形间隙的中心，其与其它4个的中心距均为40mm，十字形排列即横排3个、横排前1个、横排后1个。气缸F按横排前、横排从右至左、横排后的顺序，相邻两个气缸F的出气口Ⅰ28和进气口Ⅰ35经上腔导管Ⅰ7连接，相邻两个气缸F的出气口Ⅱ30和进气口Ⅱ32经下腔导管Ⅰ6连接，横排前气缸F的进气口Ⅰ35经上腔导管Ⅰ7与圆环形间隙中第八层的第六个气缸F的出气口Ⅰ28连接，横排前气缸F的进气口Ⅱ32经下腔导管Ⅰ6与圆环形间隙中第八层的第六个气缸F的出气口Ⅱ30连接，横排后气缸F的出气口Ⅰ28经上腔导管Ⅰ7与气阀Ⅰ3连接，横排后气缸F的出气口Ⅱ30经下腔导管Ⅰ6与气阀Ⅱ4连接。圆柱形间隙中的5个气缸以外的空间，填充枝杈体E和减振液9，枝杈体E和减振液9所占空间比为4:1；如图5图6所示筒盖A由上腔导管Ⅱ12、顶板13、气阀Ⅲ14、气阀Ⅳ15、减振液补充口Ⅱ16、底板17、下腔导管Ⅱ18、筒壁19组成，其中筒壁19的右下侧自下而上设置减振液补充口Ⅱ16、固接气阀Ⅳ15和气阀Ⅲ14。顶板13、底板17和筒壁19形成圆柱形间隙，圆柱形间隙中设置9个气缸F，其中每个气缸F的上端座26固接于顶板13的内壁，每个气缸F的下端座31固接于底板17的内壁。9个气缸F呈十字形排列，其中1个位于圆柱形间隙的中心，其与第一圈4个的中心距均为40mm，其与第二圈4个的中心距均为80mm，十字形排列即横排5个、横排前2个、横排后2个。气缸F按横排前、横排从左至右、横排后的顺序，相邻两个气缸F的出气口Ⅰ28和进气口Ⅰ35经上腔导管Ⅱ12连接，相邻两个气缸F的出气口Ⅱ30和进气口Ⅱ32经下腔导管Ⅱ18连接，横排前与圆柱形间隙中心的中心距为80mm的气缸F的进气口Ⅰ35和进气口Ⅱ32呈封闭状态，横排后与圆柱形间隙中心的中心距为80mm的气缸F的出气口Ⅰ28经上腔导管Ⅱ12与气阀Ⅲ14连接，横排后与圆柱形间隙中心的中心距为80mm的气缸F的出气口Ⅱ30经下腔导管Ⅱ18与气阀Ⅳ15连接。十字形排列的气缸F在筒盖A的顶板13和底板17所形成的4对扇面各自的的正中位置，分别设有连通顶板13和底板17的通气孔Ⅰ20、通气孔Ⅱ21、通气孔Ⅲ22和通气孔Ⅳ23，通气孔Ⅰ20、通气孔Ⅱ21、通气孔Ⅲ22和通气孔Ⅳ23的直径均为40mm。圆柱形间隙中的30个气缸以外的空间，填充枝杈体和减振液体9，枝杈体和减振液体9所占空隙比为4:1。筒盖结构上的圆形腔口通气孔为各种工作仪器信息采集和仪器使用的导线提供与外部相连的条件。本实例中筒盖高度等于箱体内外壁之间的间隙为40mm，底圆直径为200mm,气阀，减振液补充口的直径分别为4mm和10mm。如图7图8所示枝杈体E由主干25和12根相同的枝杈24组成，其中12根相同的枝杈24分为三组，三组的枝杈24与主干25的圆柱面连接方式完全相同，且分上、中、下三层分布，相邻两层的间距为10mm。每4根枝杈24为一组，枝杈24内端与主干25的圆柱垂直固接，相邻枝杈间的夹角β为900；三组枝杈24分上、中、下三层分布。主干25是直径为15mm，长为20mm的圆柱体，枝杈24是直径为6mm，长为15mm的圆柱体。如图9所示气缸(F)由上端座26、活塞杆27、出气口Ⅰ28、缸体29、出气口Ⅱ30、下端座31、进气口Ⅱ32、缸体下腔33、活塞34、进气口Ⅰ35和缸体上腔36组成，其中缸体29下端与下端座31固接，缸体上腔36中部的缸体29一侧壁设有进气口Ⅰ35，缸体上腔36中部的缸体29另一侧壁设有出气口Ⅰ26。缸体下腔33中部的缸体29一侧壁设有进气口Ⅱ32，缸体下腔33中部的缸体29另一侧壁设有出气口Ⅱ30。活塞杆27上端与上端座26固接，活塞杆27中部与缸体顶部的圆孔37活动连接，活塞杆27下端与活塞34上端固接，活塞34圆柱面与缸体29内壁滑动连接。本实例中减振液9为硅油，填充在气缸和枝杈体以外的空间。