CN111075880A - 一种基于折纸回弹机构的阻尼器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于折纸回弹机构的阻尼器，包括活塞缸、设置在工作缸的活塞杆、固连在活塞杆的圆盘两个表面的折纸结构，每个折纸结构的另一端又与活塞缸的底面固连；活塞缸中充有粘滞流体，活塞杆的圆盘上开设有多个阻尼孔；活塞杆受到外部荷载时，所述的折纸结构沿所述的活塞杆运动方向压缩或拉伸，压缩一侧的活塞缸腔体内的粘滞流体通过所述的阻尼孔进入另一侧，从而起到阻尼作用。本发明具有结构新颖，小巧紧凑，制作简单方便，成本较低的特点。

Description

一种基于折纸回弹机构的阻尼器
技术领域
本发明涉及用于减震缓冲的设备，尤其是一种基于折纸回弹机构的阻尼器。
背景技术
阻尼器作为一种减小振动或者消耗能量的设备，广泛应用于生活生产的各个领域，如建筑结构抗震、斜拉桥拉锁减振、汽车、航空航天等。目前比较常用的阻尼器类型有液压阻尼器、弹簧阻尼器等。液压阻尼器是一种对速度反应灵敏的振动控制装置，但是对低幅高频或高幅低频的振动不能有效地控制；弹簧阻尼器作为一种比较传统的减震缓冲装置，构造和原理简单，能满足许多场合的应用要求，但是其对速度反应不灵敏。
近年来折纸更多地以一项技术和科学而不仅仅是艺术出现在人们视线中，许多研究人员专门进行折纸的科学研究，为许多领域带来新的技术突破，如机械、力学、材料、控制等。折纸拥有以平面材料为原料，通过折叠的方法制造立体物品的能力，其特点在于充分的灵活性、良好的空间变换能力，通过适当的折叠，折纸构型也可成为一种弹性周期性结构，具有类似于弹簧的作用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于折纸回弹机构的阻尼器，集合了液压阻尼器和弹簧阻尼器的优点，并用基于刚性折纸的柱型周期性结构替代弹簧，起到类似甚至更优的阻尼效果。具体技术方案是：
一种基于折纸回弹机构的阻尼器，包括活塞缸、设置在所述的工作缸的活塞杆、固连在所述的活塞杆的圆盘两个表面的折纸结构，每个折纸结构的另一端又与所述的活塞缸的底面固连；所述的活塞缸中充有粘滞流体，所述的活塞杆的圆盘上开设有多个阻尼孔；所述的活塞杆受到外部荷载时，所述的折纸结构沿所述的活塞杆运动方向压缩或拉伸，压缩一侧的活塞缸腔体内的粘滞流体通过所述的阻尼孔进入另一侧，从而起到阻尼作用。
进一步地，所述的折纸结构包括间隙结构，所述间隙结构通过将所述折纸结构的顶点向内翻折实现，从而增加折纸折痕的数目，增加所述的折纸结构的刚度和回弹性能。
进一步地，所述折纸结构是由平面材料通过特定折痕折叠形成的可沿所述的活塞缸的轴线方向伸缩的立体周期性结构，且所述的折纸结构的中部有一贯通通道，供所述的活塞杆穿出。
进一步地，所述折纸结构的顶点都是凸顶点，由某个顶点延伸出来的四条折痕中，其中三条为折脊，另一条为折谷，由四条折痕划分的四个区域中，对应角度较小的区域角度为锐角α，对应角度较大的为180°-α；在所述折纸结构的平面折痕图上，所述折痕将平面区域划分为一个个交替排列的梯形。
进一步地，与所述的活塞杆相连的两个折纸结构完全相同。
本发明的有益效果是：
本发明将折纸结构内置于充有粘滞流体的工作缸中，既具有对振动速度灵敏的特性，也具有对位移灵敏的特性，对低幅高频或高幅低频的振动都能进行有效控制。本发明采用的基于折纸回弹机构的阻尼器具有良好的机械性能，制造原理简单，其带有的间隙结构可以通过增加折痕数目来提升结构回弹性能，调整结构刚度，适应多种不同刚度要求的工况。本发明具有结构新颖，小巧紧凑，制作简单方便，成本较低的特点。
附图说明
图1是本发明的基于折纸回弹机构的阻尼器的爆炸图。
图2是本发明的一种实例的剖面图，其中左图是初始状态，中图是导杆向上位移状态，右图是导杆向下位移状态。
图3是柱型折纸结构的平面折痕图。
图4是间隙结构的折痕细部图。
图5a与图5b分别是折纸结构的侧视图与俯视图。
图中标号：1-上壳体；2-下壳体；3-折纸结构；4-活塞杆；5-阻尼孔；6-粘滞流体。
具体实施方式
下面根据附图和优选实施例详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明白。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示为本发明的一种实例的拆解示意图，其主要实体构件包括上壳体1、下壳体2、折纸结构3和活塞杆4，活塞杆4底部的圆盘上带有若干阻尼孔5，组装完整的阻尼装置内还充有粘滞流体6(图2)。如图2为本发明的一种实例的剖面图。其中图2左图是阻尼装置处于初始状态时的剖面图，从图中可以看到上壳体1和下壳体2通过螺纹连接成一个与外界相对封闭的活塞缸，两个折纸结构3固连在所述的活塞杆4的圆盘两个表面上，每个折纸结构3的另一端又与所述的活塞缸的底面固连；活塞杆4受到外部荷载时，所述的折纸结构3沿所述的活塞杆4运动方向压缩或拉伸(如图2中图与右图)，压缩一侧的活塞缸腔体内的粘滞流体6通过所述的阻尼孔5进入另一侧，外界振动的能量经过粘滞流体6粘滞耗能耗散掉，从而起到阻尼作用。同时下侧和上侧的折纸结构4分别被拉伸和压缩，都对活塞杆4产生同一方向的回弹力，该回弹力促使活塞杆4回到原位置。
图3是折纸结构的平面折痕图，除了边缘以外，实线代表折脊，即折叠后该折痕处是向上凸的，呈山脊状，虚线代表折谷，即折叠后该折痕处是向下凹的，呈山谷状。需要指出的是，折脊与折谷是相对的，从一面看是折脊的折痕在另外一面就是折谷，此处折脊和折谷均按照在面对柱状折纸结构外表面的情况下确定。所述折纸结构的顶点都是凸顶点，由某个顶点延伸出来的四条折痕中，其中三条为折脊，另一条为折谷，由四条折痕划分的四个区域中，对应角度较小的区域角度为锐角α，对应角度较大的为180°-α；在所述折纸结构结构的平面折痕图上，所述折痕将平面区域划分为一个个交替排列的梯形。折纸结构还带有间隙结构，是一种加在上述凸顶点附近局部区域的区域结构，其折痕图见图4，间隙结构通过将所述柱状回弹机构的顶点向内翻折实现，它通过增加折痕数目来提升结构回弹性能，调整结构刚度。
按照如图3所示的折痕图折叠平面材料即可得到如图5的所示的带间隙结构的折纸结构。
本领域普通技术人员可以理解，以上所述仅为发明的优选实例而已，并不用于限制发明，尽管参照前述实例对发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在发明的精神和原则之内，所做的修改、等同替换等均应包含在发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于折纸回弹机构的阻尼器，其特征在于，包括活塞缸、设置在所述的工作缸的活塞杆、固连在所述的活塞杆的圆盘两个表面的折纸结构，每个折纸结构的另一端又与所述的活塞缸的底面固连；所述的活塞缸中充有粘滞流体，所述的活塞杆的圆盘上开设有多个阻尼孔；所述的活塞杆受到外部荷载时，所述的折纸结构沿所述的活塞杆运动方向压缩或拉伸，压缩一侧的活塞缸腔体内的粘滞流体通过所述的阻尼孔进入另一侧，从而起到阻尼作用。
2.根据权利要求1所述的基于折纸回弹机构的阻尼器，其特征在于，所述的折纸结构包括间隙结构，所述间隙结构通过将所述折纸结构的顶点向内翻折实现，从而增加折纸折痕的数目，增加所述的折纸结构的刚度和回弹性能。
3.根据权利要求1所述的基于折纸回弹机构的阻尼器，其特征在于，所述折纸结构是由平面材料通过特定折痕折叠形成的可沿所述的活塞缸的轴线方向伸缩的立体周期性结构，且所述的折纸结构的中部有一贯通通道，供所述的活塞杆穿出。
4.根据权利要求3所述的基于折纸回弹机构的阻尼器，其特征在于，所述折纸结构的顶点都是凸顶点，由某个顶点延伸出来的四条折痕中，其中三条为折脊，另一条为折谷，由四条折痕划分的四个区域中，对应角度较小的区域角度为锐角α，对应角度较大的为180°-α；在所述折纸结构的平面折痕图上，所述折痕将平面区域划分为一个个交替排列的梯形。
5.根据权利要求1所述的基于折纸回弹机构的阻尼器，其特征在于，与所述的活塞杆相连的两个折纸结构完全相同。
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