CN108032567A - 一种仿啄木鸟头部的抗冲击结构及其制作方法 - Google Patents

一种仿啄木鸟头部的抗冲击结构及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于抗冲击结构和仿生领域，具体地说是一种仿啄木鸟头部的抗冲击结构及其制作方法，抗冲击结构包括外壳、阻尼层、松质骨减振层、内壳、树脂珠及圆柱盖，采用双层轻量化壳体设计，内外壳层中间填充弹性阻尼材料和多孔泡沫材料，在金属内壳和被保护的精密电子元件或设备间填充树脂珠；设计的仿啄木鸟头部的抗冲击结构能够起到减振和吸收冲击能量的作用，实现对保护件的冲击防护作用；同时结构配有圆柱盖，使结构拥有密封和非密封两种状态。本发明工艺结构简单，能够有效的对精密元件或设备等进行振动冲击防护。

Description

一种仿啄木鸟头部的抗冲击结构及其制作方法
技术领域
本发明属于抗冲击结构和仿生领域，具体地说是一种仿啄木鸟头部的抗冲击结构及其制作方法。
背景技术
随着工业、国防军事用装备向大(或微)型化、高速、高精密、智能化等方向快速发展，多种复杂激励及其耦合作用使装备所处的动力学环境越来越复杂，对减振装置的性能要求也愈加苛刻，不仅要能够在一个较宽的频域内保持较高的减振率，而且能够有效缓解多种复杂激励(冲击载荷、负载激励、环境激励、基础干扰等)耦合作用对系统的干扰。
对于高精度电子元件、设备等，发生跌落地面时会承受冲击力，如果防护不当，可能造成损伤；在运输过程中，有可能受到冲击振动而损坏；对于一些在高G值工作环境下的电子设备，会由于振动等因素影响使用寿命。为此抗冲击结构的防护就显得尤为重要。
除了人造的阻尼减振器和冲击吸能结构，在自然界还存在一类特殊的生物，它们天生具有高超的减振吸能本领，能够将振动和冲击的影响减弱至最小，啄木鸟就是一个典型的代表。对大自然的动物进行比较发现，啄木鸟具有高频率、高强度啄击采样能力，能够承受高于自身重量100倍的冲击力，其头部抗冲击减振性能对大脑起到了非常好的保护作用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种仿啄木鸟头部的抗冲击结构及其制作方法。该抗冲击结构能够实现冲击隔离的目的，满足高精密元件设备等对冲击防护的要求。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明的抗冲击结构包括外壳及内壳，其中内壳放置在外壳的内部，在所述外壳与内壳之间由内向外依次设有松质骨减振层及阻尼层；所述内壳内部放置有被保护的精密电子元件或设备，并在该内壳内填充有树脂珠；
其中：所述外壳的顶部设有圆柱盖，该圆柱盖扣在外壳的顶部，并与所述外壳的顶部密封连接；
所述圆柱盖的内表面由上至下铺设有阻尼层、松质骨减振层及内壳，该内壳与所述外壳的顶部之间设有密封圈；
所述外壳与阻尼层之间、阻尼层与松质骨减振层之间以及松质骨减振层与内壳之间均为粘接；
所述外壳与内壳均为一端开口的中空圆柱，在所述外壳与内壳的侧面之间及底面之间均设有阻尼层和松质骨减振层；
所述外壳和内壳的材料为高强度轻质金属材料，所述阻尼层的材料为弹性阻尼材料或智能阻尼材料，所述松质骨减振层的材料为多孔泡沫材料，所述树脂珠的材料为树脂材料；
本发明仿啄木鸟头部的抗冲击结构的制作方法为：
首先，选择高强度轻质金属材料的外壳和内壳，阻尼层选择弹性阻尼材料，对于所述松质骨减振层选择多孔泡沫材料，树脂珠的材料选用树脂类材料；
然后，使用胶粘的方法，将所述外壳、阻尼层、松质骨减振层及内壳贴合；
再后，在所述内壳的内部放入被保护的精密电子元件或设备，向所述内壳内填充树脂珠，实现对精密电子元件或设备的冲击防护；
在使用胶粘方法贴合外壳、阻尼层、松质骨减振层及内壳时，具体步骤如下：
A.对金属材料表面除锈、除油和脱脂处理；
B.对弹性阻尼材料用砂布或打磨机均匀磨毛，然后清洗干净；
C.选择胶粘将金属材料、弹性阻尼材料、多孔泡沫材料粘接；
D.对于所述内壳为最里层，然后依次粘接松质骨减振层、阻尼层及外壳；
需要使用密封状态时，将圆柱盖扣在所述外壳的顶部，在所述圆柱盖的内表面一次粘接阻尼层、松质骨减振层及内壳，再在圆柱盖与外壳顶部之间放入密封圈。
本发明的优点与积极效果为：
本发明结构简单、可靠，制作工艺简单方便，通过仿啄木鸟头部结构，建立了新型抗冲击结构，能够更有效地对精密元件等进行振动冲击防护；同时配有圆柱盖能够使结构为密封和非密封两种状态。
附图说明
图1为啄木鸟头部示意图；
图2为本发明抗冲击结构的轴向剖面图；
图3为本发明抗冲击结构的径向剖面图；
图4为本发明抗冲击结构的整体外观示意图；
其中：1为鸟喙，2为舌骨层，3为松质骨层，4为颅骨和脑脊髓液，5为外壳，6为阻尼层，7为松质骨减振层，8为内壳，9为树脂珠，10为精密电子元件或设备，11为密封圈，12为圆柱盖。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详述。
如图1～4所示，本发明的抗冲击结构包括外壳5及内壳8，其中内壳8放置在外壳5的内部、同轴设置，在外壳5与内壳8之间由内向外依次设有松质骨减振层7及阻尼层6。内壳8内部放置有被保护的精密电子元件或设备10，并在该内壳8内填充有树脂珠9。外壳5与内壳8均为一端开口的中空圆柱，在外壳5与内壳8的侧面之间及底面之间均设有阻尼层6和松质骨减振层7。外壳5与阻尼层6之间、阻尼层6与松质骨减振层7之间以及松质骨减振层7与内壳之间均为粘接。
如需要使用密封状态，在外壳5的顶部设有圆柱盖12，该圆柱盖12扣在外壳5的顶部，并与外壳5的顶部密封连接。圆柱盖12的内表面由上至下铺设有阻尼层6、松质骨减振层7及内壳8，该内壳8与外壳5的顶部之间设有密封圈11。
本发明的外壳5和内壳8的材料为高强度轻质金属材料(如铝合金)，阻尼层6的材料为弹性阻尼材料或智能阻尼材料(如橡胶或聚氨酯)，松质骨减振层7的材料为多孔泡沫材料，树脂珠9的材料为树脂材料。
本发明抗冲击结构的制作方法为：
首先，选择高强度轻质金属材料的外壳5和内壳8，阻尼层6选择弹性阻尼材料，对于松质骨减振层7选择多孔泡沫材料，树脂珠9的材料选用树脂类材料；
然后，使用胶粘的方法，将外壳5、阻尼层6、松质骨减振层7及内壳8贴合；具体步骤如下：
A.对金属材料表面除锈、除油和脱脂处理；
B.对弹性阻尼材料用砂布或打磨机均匀磨毛，然后清洗干净；
C.选择胶粘将金属材料、弹性阻尼材料、多孔泡沫材料粘接；
D.对于内壳8为最里层，然后依次粘接松质骨减振层7、阻尼层6及外壳5。
再后，在内壳8的内部放入被保护的精密电子元件或设备10，向内壳8内填充树脂珠9，实现对精密电子元件或设备10的冲击防护。
如需要使用密封状态时，将圆柱盖12扣在外壳5的顶部，在圆柱盖12的内表面一次粘接阻尼层6、松质骨减振层7及内壳8，再在圆柱盖12与外壳5顶部之间放入密封圈11。
如图1所示，啄木鸟啄取时，通过鸟喙1，舌骨层2、松质骨层3及颅骨和脑脊髓液4传递给大脑，这种结构对冲击起到了减振隔振的作用。本发明仿啄木鸟头部减振机理设计了抗冲击结构，通过金属外壳5模拟啄木鸟鸟喙1，阻尼层6模拟舌骨层2，利用松质骨减振层7(多孔金属材料)模拟啄木鸟头骨中多孔状松质骨层3，金属内壳8模拟颅骨，树脂珠9相当于啄木鸟头部脑脊髓液和血液，而需要被保护的精密电子元件或设备10则相当于啄木鸟的大脑。

Claims (9)

1.一种仿啄木鸟头部的抗冲击结构，其特征在于：包括外壳(5)及内壳(8)，其中内壳(8)放置在外壳(5)的内部，在所述外壳(5)与内壳(8)之间由内向外依次设有松质骨减振层(7)及阻尼层(6)；所述内壳(8)内部放置有被保护的精密电子元件或设备(10)，并在该内壳(8)内填充有树脂珠(9)。
2.根据权利要求1所述仿啄木鸟头部的抗冲击结构，其特征在于：所述外壳(5)的顶部设有圆柱盖(12)，该圆柱盖(12)扣在外壳(5)的顶部，并与所述外壳(5)的顶部密封连接。
3.根据权利要求2所述仿啄木鸟头部的抗冲击结构，其特征在于：所述圆柱盖(12)的内表面由上至下铺设有阻尼层(6)、松质骨减振层(7)及内壳(8)，该内壳(8)与所述外壳(5)的顶部之间设有密封圈(11)。
4.根据权利要求1所述仿啄木鸟头部的抗冲击结构，其特征在于：所述外壳(5)与阻尼层(6)之间、阻尼层(6)与松质骨减振层(7)之间以及松质骨减振层(7)与内壳之间均为粘接。
5.根据权利要求1所述仿啄木鸟头部的抗冲击结构，其特征在于：所述外壳(5)与内壳(8)均为一端开口的中空圆柱，在所述外壳(5)与内壳(8)的侧面之间及底面之间均设有阻尼层(6)和松质骨减振层(7)。
6.根据权利要求1所述仿啄木鸟头部的抗冲击结构，其特征在于：所述外壳(5)和内壳(8)的材料为高强度轻质金属材料，所述阻尼层(6)的材料为弹性阻尼材料或智能阻尼材料，所述松质骨减振层(7)的材料为多孔泡沫材料，所述树脂珠(9)的材料为树脂材料。
7.一种权利要求1至5任一权利要求所述仿啄木鸟头部的抗冲击结构的制作方法，其特征在于：首先，选择高强度轻质金属材料的外壳(5)和内壳(8)，阻尼层(6)选择弹性阻尼材料，对于所述松质骨减振层(7)选择多孔泡沫材料，树脂珠(9)的材料选用树脂类材料；
然后，使用胶粘的方法，将所述外壳(5)、阻尼层(6)、松质骨减振层(7)及内壳(8)贴合；
再后，在所述内壳(8)的内部放入被保护的精密电子元件或设备(10)，向所述内壳(8)内填充树脂珠(9)，实现对精密电子元件或设备(10)的冲击防护。
8.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于：在使用胶粘方法贴合外壳(5)、阻尼层(6)、松质骨减振层(7)及内壳(8)时，具体步骤如下：
A.对金属材料表面除锈、除油和脱脂处理；
B.对弹性阻尼材料用砂布或打磨机均匀磨毛，然后清洗干净；
C.选择胶粘将金属材料、弹性阻尼材料、多孔泡沫材料粘接；
D.对于所述内壳(8)为最里层，然后依次粘接松质骨减振层(7)、阻尼层(6)及外壳(5)。
9.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于：需要使用密封状态时，将圆柱盖(12)扣在所述外壳(5)的顶部，在所述圆柱盖(12)的内表面一次粘接阻尼层(6)、松质骨减振层(7)及内壳(8)，再在圆柱盖(12)与外壳(5)顶部之间放入密封圈(11)。
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