阅读说明：本技术 一种螺旋曲面结构、保险杠、机床立柱及净化器 (Spiral curved surface structure, bumper, lathe stand and clarifier ) 是由 李峰勋 王建新 于 2019-11-05 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种螺旋曲面结构,包括至少两个曲面单体,相邻两个所述曲面单体对称设置,曲面单体包括第一曲面、第二曲面及圆筒形曲面,圆筒形曲面螺旋上升或螺旋下降,所述第一曲面与圆筒形曲面的下断面连接,圆筒形曲面的上断面与所述第二曲面连接；制造成本低,吸能率高；还涉及一种上述螺旋曲面结构的制造方法,包括：步骤1、将圆柱放置在平面板材的一端,圆柱的轴线与平面板材的长度方向的夹角为θ,且圆柱的竖向中心平面经过平面板材的首端下部顶角；将板材沿圆柱螺旋向上弯折360°,得到一个曲面单体；步骤2、将圆柱抽出逆时针转动180°-2θ后,使板材沿圆柱螺旋向上弯折360°；步骤3、重复步骤1和步骤2；制造成本较低。(The invention relates to a spiral curved surface structure, which comprises at least two curved surface single bodies, wherein every two adjacent curved surface single bodies are symmetrically arranged, each curved surface single body comprises a first curved surface, a second curved surface and a cylindrical curved surface, the cylindrical curved surface spirally rises or spirally falls, the first curved surface is connected with the lower section of the cylindrical curved surface, and the upper section of the cylindrical curved surface is connected with the second curved surface; the manufacturing cost is low, and the energy absorption rate is high; also relates to a manufacturing method of the spiral curved surface structure, which comprises the following steps: step 1, placing a cylinder at one end of a planar plate, wherein the included angle between the axis of the cylinder and the length direction of the planar plate is theta, and the vertical central plane of the cylinder passes through the lower vertex angle of the head end of the planar plate; bending the plate upwards by 360 degrees along the cylindrical spiral to obtain a curved surface monomer; step 2, drawing out the cylinder, rotating the cylinder counterclockwise by 180 degrees to 2 degrees, and bending the plate upwards by 360 degrees along the cylinder spiral; step 3, repeating the step 1 and the step 2; the manufacturing cost is low.)

一种螺旋曲面结构、保险杠、机床立柱及净化器

技术领域

本发明涉及一种曲面结构，特别涉及一种螺旋曲面结构、保险杠、机床立柱及净化器。

背景技术

吸能填充材料按照轻质结构的形状，主要分为金属泡沫结构、点阵夹芯结构和棱柱夹芯结构。金属泡沫按照气孔的闭合情况又分为开孔式和闭孔式，但由于金属泡沫结构的机械强度较低，其用途局限于航空工业和隔音材料。点阵夹芯结构具有较高的机械强度，主要有金字塔、Octet和Kagome等结构。点阵夹芯结构由连接节点和节点的杆件组成一个单胞结构，再把单胞结构按照一定规律排列形成空间点阵结构。点阵夹芯结构虽然具有较高的机械强度，但其制造方法复杂，制作成本高。蜂巢结构作为典型的棱柱夹芯结构，具有较高的比强度，已广泛应用于航空航天领域，但是棱柱结构封闭的内部结构限制了内部空间利用率，而且具有热效率较低等缺点。轻质结构作为结构体的填充物，不仅需要一定的机械强度，而且结构的吸能特性也同样重要。双正弦曲面结构作为一种新型仿生轻质结构，其原型为螳螂虾的前鳌。该结构的机械强度虽然不及三棱柱夹芯结构和单正弦结构，但其能量吸收率远高于其他两种结构。但是此结构形状复杂，实际制造也存在一定难度。

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的不足，提供一种有一定的机械强度，且能保证吸能率的螺旋曲面结构。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种螺旋曲面结构，包括至少两个曲面单体，相邻两个所述曲面单体对称设置，所述曲面单体包括第一曲面、第二曲面及与第一曲面和第二曲面连接的圆筒形曲面，所述圆筒形曲面螺旋上升或螺旋下降，所述第一曲面与所述圆筒形曲面的下断面连接，所述圆筒形曲面的上断面与所述第二曲面连接；相邻两个所述曲面单体通过其各自的第二曲面连接。相邻两个所述的曲面单体关于其连接面对称设置，连接面为两个第二曲面的连接面。

进一步，所述螺旋曲面结构一体成型。

进一步，所述圆筒形曲面由平面板材螺旋上升或螺旋下降形成的。

进一步，所述圆筒形曲面螺旋上升时的斜率为0.5-2之间。

进一步，所述第一曲面为三角形结构。

进一步，所述第二曲面为三角形结构。

进一步，两个所述曲面单体的圆筒形曲面的轴线之间的夹角在60°-150°之间。

进一步，两个所述曲面单体的圆筒形曲面的轴线呈90°夹角。

螺旋曲面结构的有益效果是：可以实现以低成本制造三维螺旋曲面结构，并且可以实现结构的轻量化目的，本发明的三维螺旋曲面结构作为吸能材料不仅吸能率高，而且机械强度高

本发明还涉及一种螺旋曲面结构的制造方法，包括如下步骤：

步骤1、将圆柱放置在平面板材的一端，所述平面板材为矩形结构，圆柱的轴线与所述平面板材的长度方向的夹角为θ，θ为锐角，且圆柱的竖向中心平面经过所述平面板材的首端下部顶角；将板材沿所述圆柱螺旋向上弯折360°，得到一个曲面单体；

步骤2、将所述圆柱抽出后，以圆柱的竖向中心平面与平面板材上边沿的交点为圆心，逆时针转动180°-2θ；将板材沿所述圆柱螺旋向上弯折360°，得到另一个曲面单体；形成两个对称设置的曲面单体；

步骤3、若需要更长的螺旋曲面结构，则重复步骤1和步骤2，直至平面板材完全卷曲为包含多个曲面单体的螺旋曲面结构。

进一步，θ在15°-60°之间。

进一步，θ为45°。

制造方法的有益效果是：制造简单，成本较低。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明加工第一个曲面单体时的状态示意图；

图3为本发明加工第二个曲面单体时的状态示意图；

图4为本发明多层排列时的状态示意图；

图5为本发明中保险杠的结构示意图；

在附图中，各标号所表示的部件名称列表如下：1、第一曲面，2、圆筒形曲面，3、第二曲面，4、连接面，5、圆柱，6、保险杠，6-1、吸能盒。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1-3所示，一种螺旋曲面结构，包括至少两个曲面单体，相邻两个所述曲面单体对称设置，所述曲面单体包括第一曲面1、第二曲面3及与第一曲面1和第二曲面连接的圆筒形曲面2，所述圆筒形曲面2螺旋上升或螺旋下降，所述第一曲面1与所述圆筒形曲面2的下断面连接，所述圆筒形曲面2的上断面与所述第二曲面连接；两个所述曲面单体通过其各自的第二曲面3连接。相邻两个曲面单体关于其连接面4对称设置。

所述螺旋曲面结构一体成型。

所述圆筒形曲面2由平面板材螺旋上升或螺旋下降形成的。

所述圆筒形曲面2螺旋上升时的斜率为1，所述圆筒形曲面2螺旋下降时的斜率为-1。所述第一曲面1和第二曲面3均为三角形结构。

两个所述曲面单体的圆筒形曲面2的轴线呈90°夹角。

本发明用于汽车保险杠时，如图4-5所示，本发明还涉及一种保险杠6，包括横梁和设于横梁两侧的吸能盒6-1，所述吸能盒6-1内设有多层上述的螺旋曲面结构。

本发明还涉及上述螺旋曲面结构的制造方法，包括如下步骤，

步骤1、将圆柱放置在平面板材的一端，所述平面板材为矩形结构，圆柱的轴线与所述平面板材的长度方向呈45°夹角，且圆柱的竖向中心平面经过所述平面板材的首端下部顶角；将板材沿所述圆柱螺旋向上弯折360°，得到一个曲面单体；

步骤2、将所述圆柱抽出后，以圆柱的竖向中心平面与平面板材上边沿的交点为圆心，逆时针转动90度；将板材沿所述圆柱螺旋向上弯折360°，得到另一个曲面单体；形成两个对称设置的曲面单体；

步骤3、若需要更长的螺旋曲面结构，则重复步骤1和步骤2，直至平面板材完全卷曲为包含多个曲面单体的螺旋曲面结构。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。