[发明专利]一种基于声子晶体的减震车轮

说明书

本发明公开了一种基于声子晶体的减震车轮，包括轮胎、轮辋、轮辐、轮毂、轮轴孔、局域共振子、布拉格散射型声子晶体圆环、端盖，所述局域共振子在所述轮辐上同一径向尺寸部位的两端面对称分布，所述局域共振子在所述轮辐径向等间距布置，所述轮辐和周期性布置于其上的所述局域共振子，形成局域共振型声子晶体结构，所述布拉格散射型声子晶体圆环，其是由密度差异大的基体和散射体交替紧密贴合形成的层状周期性结构。本发明利用声子晶体对频率落在其带隙频率范围内弹性波传播的抑制，来减少震动。本发明结构简单，强度高，刚度好，制造安装方便，减震效果好。

技术领域

本发明涉及车轮技术领域，尤其涉及一种基于声子晶体的减震车轮。

背景技术

车轮是各种车辆的重要组成部分，是介于轮胎和车轴间承受载荷的旋转组件。一般车轮整体为刚性结构，虽然大多数车轮安装了车胎，但是车胎能起到的减震作用很有限，目前车辆的减震主要不是靠车轮，而是通过安装减震器等结构实现减震，这使车架的结构变得更加复杂，维修保养成本增加。如果车轮本身就具有良好的减震性能，那么车辆整体的减震性能将有很大提高。

现有技术主要是通过车轮的弹性变形，来使车轮自身具备减震功能。例如，申请公布号为CN106671694A的中国发明专利，公开的“自减震车轮”，其通过在外轮圈与花鼓之间设置弹性钢板，利用弹性钢板的弹性变形来使车轮自身具备减震的功能。再如，授权公告号为CN206841074U的中国实用新型专利，公开的“一种减震可调轮毂”，其在外轮毂和内轮毂之间设置由弹簧和减震杆组成的减震结构，通过该减震结构的弹性变形来使车轮自身具备减震的功能。上述的现有技术，虽然能使车轮自身具备减震功能，但这种功能是需要通过车轮的弹性变形来实现，如果车轮受力过大，那车轮就会发生过大的弹性变形甚至发生塑性变形，如果几个车轮的受力不均匀，那各车轮的变形就会有很大的差异，严重时甚至引起车辆的倾覆，这些情况都严重影响车辆的行驶安全。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于声子晶体的减震车轮，其结构简单，刚度和强度高，制造安装方便，减震效果良好。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种基于声子晶体的减震车轮，包括轮胎、轮辋、轮辐、轮毂、轮轴孔、局域共振子、布拉格散射型声子晶体圆环、端盖，所述局域共振子由弹性体和质量块紧密贴合而成，所述弹性体和所述质量块形状相同，所述局域共振子紧密贴合在所述轮辐同一径向尺寸的两个端面上的对称位置，所述局域共振子在所述轮辐径向等间距布置，所述局域共振子沿每条径向设置数大于等于三，所述轮辐和周期性布置于其上的所述局域共振子，形成局域共振型声子晶体结构，所述布拉格散射型声子晶体圆环，其是由密度差异大的基体和散射体交替紧密贴合形成的层状周期性结构，周期数大于等于三，所述基体和所述散射体同为圆环状，所述布拉格散射型声子晶体圆环，其安装在所述轮毂中心的孔中，所述布拉格散射型声子晶体圆环，其两端有固定于所述轮毂上的所述端盖。

优选的，所述弹性体和所述质量块同为圆柱状，也可以同为圆环状。

优选的，所述质量块可以用铜制作，也可以用密度、弹性模量相近的其他金属材料替代。

优选的，所述弹性体可以用橡胶制作，也可以用弹性相近的其他材料替代。

优选的，所述质量块和所述弹性体之间，以及所述弹性体和所述轮辐之间均可用强力胶实现紧密贴合，也可以通过螺栓连接使所述轮辐、所述弹性体和所述质量块之间实现紧密贴合。

优选的，所述基体和所述散射体为厚度相同的薄圆环。

优选的，所述基体可以用钢制作，也可以用密度、弹性模量相近的其他金属材料替代。

优选的，所述散射体可以用电木制作，也可以用密度、弹性模量相近的其他材料替代。

优选的，所述基体和所述散射体之间可用强力胶实现紧密贴合。