一种基于负泊松比结构的高速试验台减振底座
阅读说明：本技术 一种基于负泊松比结构的高速试验台减振底座 (High-speed test bed vibration reduction base based on negative Poisson ratio structure ) 是由 王权岱 彭书松 曹荣 杨新宇 于 2021-08-06 设计创作，主要内容包括：一种基于负泊松比结构的高速试验台减振底座,包括有底座面板、吸能腹板一、吸能腹板二、吸能腹板三、吸能腹板四、吸能腹板五、底座底板和底座底板；底座面板与底座底板和底座底板之间设有多个负泊松比单胞,多个负泊松比单胞组成一个底座块体,负泊松比单胞的结构呈内凹六边形；吸能腹板一、吸能腹板二、吸能腹板三、吸能腹板四和吸能腹板五由大量结构相同的负泊松比单胞结构阵列得到；本发明解决了转子系统不平衡力引起的振动对轴系部件损坏的问题,提高了检测平台的吸能抑振能力。(A high-speed test bed vibration damping base based on a negative Poisson ratio structure comprises a base panel, an energy-absorbing web I, an energy-absorbing web II, an energy-absorbing web III, an energy-absorbing web IV, an energy-absorbing web V, a base bottom plate and a base bottom plate; a plurality of negative Poisson ratio unit cells are arranged between the base panel and the base bottom plate and between the base panel and the base bottom plate, the negative Poisson ratio unit cells form a base block, and the structure of the negative Poisson ratio unit cells is in a concave hexagon shape; the energy absorption web I, the energy absorption web II, the energy absorption web III, the energy absorption web IV and the energy absorption web V are obtained by a large number of negative Poisson's ratio unit cell structure arrays with the same structure; the invention solves the problem that the shafting components are damaged by vibration caused by unbalanced force of a rotor system, and improves the energy absorption and vibration suppression capability of the detection platform.)
技术领域
本发明属于减振设备领域，用于在新能源汽车高速试验台等受振动影响的作业环境下，尤其是一种适用于转子动不平衡环境的减振底座。
背景技术
目前能源和环境问题日益严重，大力发展节能与新能源汽车是解决能源环境问题的有效途径，同时，新能源汽车产业是战略性新兴产业，在国民经济和社会发展中发挥着重要作用。在国家政策的倡导与支持下，新能源汽车市场出现快速增长。
新能源汽车电驱动系统高速化的发展趋势使得轴系振动问题更加突出。产生振动的原因很多，其中“不平衡力”是其主要原因，据统计，旋转机械的振动故障有70％来源于转子系统的不平衡。
转子系统不平衡力通过轴承传递到支座上，支座因此会受到简谐力的作用。支座对轴系的反作用力或者支座在简谐力作用下可能的共振将进一步加剧轴系的振动。因此该系统的底座需要具有优良的减振性能，避免不平衡力引起的振动对轴系部件的损坏。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于负泊松比结构的高速试验台减振底座，具有减振性能好、质量小的特点。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于负泊松比结构的高速试验台减振底座，其特征在于，包括有底座面板、吸能腹板一、吸能腹板二、吸能腹板三、吸能腹板四、吸能腹板五、底座底板和底座底板；底座面板与底座底板和底座底板之间设有多个负泊松比单胞，多个负泊松比单胞组成一个底座块体，负泊松比单胞的结构呈内凹六边形；
所述的吸能腹板一、吸能腹板二、吸能腹板三、吸能腹板四和吸能腹板五均由大量结构相同的负泊松比单胞结构在平面内阵列得到；
所述的底座块体的底部设有凸台，底座底板和底座底板与凸台侧边靠在一起，实现定位。
所述的内凹六边形：两条底边的长度B＝75mm，两条底边的垂直距离H＝77mm，底边与相邻斜边的夹角θ＝64.5°；负泊松比结构单胞的壁厚为M＝12mm。
本发明的有益效果是：
与现有技术相比，本发明的一种基于负泊松比结构的高速试验台减振底座结合了负泊松比材料具有质量轻、较好刚度和强度的特点；同时又融合了负泊松比结构材料在受力时表现出与普通材料相异的特殊变形性能，其力学性能更加稳定，并且结构规则的特性。从而使得该减振底座在轴系不平衡力作用下能够平稳和可控地压缩变形吸收尽可能多的振动能量，缓和振动，增强电机试验台的稳定性，提高平台检测系统的准确度。
附图说明
图1是本发明实施例中一种基于负泊松比结构的高速试验台减振底座结构示意图。
图2是本发明实施例提供的底座面板的结构示意图。
图3是本发明实施例提供的底座底板的结构示意图。
图4(a)是本发明实施例提供的负泊松比单胞的结构正视图。
图4(b)本发明图4(a)的右视图。
图5是本发明实施例提供的负泊松比结构的高速试验台减振底座的仿真示意图。
图6是本发明实施例提供的正泊松比结构的高速试验台减振底座的仿真示意图。
图中：
1-底座面板；2-吸能腹板一；3-吸能腹板二；4-吸能腹板三；5-吸能腹板四；6-吸能腹板五；7-底座底板一；8-底座底板二。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本发明将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。
如图1-5所示，一种基于负泊松比结构的高速试验台减振底座，其特征在于，包括有底座面板1、吸能腹板一2、吸能腹板二3、吸能腹板三4、吸能腹板四5、吸能腹板五6、底座底板7和底座底板8；底座面板1与底座底板7和底座底板8之间设有多个负泊松比单胞，多个负泊松比单胞组成一个底座块体，负泊松比单胞的结构呈内凹六边形；
所述的吸能腹板一2、吸能腹板二3、吸能腹板三4、吸能腹板四5和吸能腹板五6均由大量结构相同的负泊松比单胞结构在平面内阵列得到；
所述的底座块体的底部设有凸台，底座底板7和底座底板8与凸台侧边靠在一起，实现定位；吸能腹板一2、吸能腹板二3、吸能腹板三4、吸能腹板四5和吸能腹板五6上方安装底座面板。
所述的内凹六边形：两条底边的长度B＝75mm，两条底边的垂直距离H＝77mm，底边与相邻斜边的夹角θ＝64.5°；负泊松比结构单胞的壁厚为t＝12mm。
在本发明实施例中，所述底座面板、吸能腹板一2、吸能腹板二3、吸能腹板三4、吸能腹板四5、吸能腹板五6、底座底板7和底座底板8均由钢材制成。
在本发明实施例中，所述底座面板1、吸能腹板一2、吸能腹板二3、吸能腹板三4、吸能腹板四5、吸能腹板五6、底座底板7和底座底板8焊接在一起。
如图所示，吸能腹板一2、吸能腹板二3、吸能腹板三4、吸能腹板四5和吸能腹板五6由大量(结构组数由底座宏观尺寸决定，)结构相同的负泊松比单胞结平面内构阵列后纵向得到，即多组结构相同的负泊松比单胞结平面内构阵列后纵向得到；
如图4(a)～(b)所示，负泊松比单胞结构中：两条底边的长度B＝75mm，两条底边的垂直距离H＝77mm，底边与相邻斜边的夹角θ＝64.5°；负泊松比结构单胞的壁厚为S＝12mm,吸能腹板一2、吸能腹板二3、吸能腹板三4和、吸能腹板四5中负泊松比单胞结构厚度M为120mm，吸能腹板五6中负泊松比单胞结构厚度M为415mm。
本发明的工作原理是：外部激振力作用在底座面板1上后传递到吸能腹板一2、吸能腹板二3、吸能腹板三4、吸能腹板四5和吸能腹板五6上，吸能腹板一2、吸能腹板二3、吸能腹板三4、吸能腹板四5和吸能腹板五6上的负泊松比单元在受到纵向拉力时，会发生横向膨胀，受到纵向压力时，会横向收缩，因此相比传统材料会吸收更多的振动能量，起到缓和振动的作用。
在相同的条件下，对本实施例中的负泊松比结构高速试验台底座和现有技术中正泊松比结构高速试验台底座的以下参数进行测试：
本实施例中的负泊松比模型的结构如图4所示，三种泊松比模型的材料均为钢材，密度均为7980kg/m3，泊松比均为0.3，弹性模量均为193GPa，用有限元软件对设定的两种模型进行分析，如图5和6所示，约束方式均为固定底座底板7和底座底板8上的螺栓孔，底座面板局部面A和D上施加简谐力F，压力均为120N，频率范围为0-120Hz。以振级落差作为减振效果的评价标准，在两个模型上分别选取B-C和E-G上下另个测量点，来获取振级落差。这两种模型的测试参数如表1所示。仿真结果显示，该负泊松比结构底座起到了很好的减振效果。
表1测量点B-C和E-G间的振级落差
需要理解的是，上述描述中的术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由所附的权利要求指出。
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