[发明专利]一种基于声学黑洞效应的汽车底盘减振降噪装置

说明书

一种基于声学黑洞效应的汽车底盘减振降噪装置，属于减振降噪技术领域，该减振降噪装置，包括板件结构、声学黑洞结构和非线性能量阱，板件结构为汽车底盘的一部分，板件结构上剪裁有多个声学黑洞结构，声学黑洞结构的上、下表面之间的距离从声学黑洞结构的中轴线向外边缘逐渐增加，每个声学黑洞结构的下方连接非线性能量阱，本发明的有益效果是，该减振降噪装置整体结构简单，可以在高、中、低频段有良好的振动能聚集效果，能够实现振动能量的高效聚集，既能满足声学黑洞结构的强度需求，又能实现高效的能量聚集和采集，达到良好的减振降噪效果。

技术领域

本发明涉及减振降噪技术领域，尤其涉及一种基于声学黑洞效应的汽车底盘减振降噪装置。

背景技术

汽车给世界带来了现代物质文明，但同时也带来了环境噪声污染问题。车辆在高速行驶过程中，由于发动机、高速气流等会产生动态噪音，若长时间在这种环境下驾车，会对人的身体、心理造成影响。汽车噪音作为汽车乘坐舒适性的重要评价指标，也很大程度上反映了汽车的设计水平及工艺水平。因此，对于汽车的振动控制显得尤为重要。

声学黑洞效应主要是通过对结构的厚度进行裁剪来实现阻抗的变化，当弹性波由均匀区域传至声学黑洞区域时，由于结构厚度逐渐减小，则传播速度逐渐减小，累积相位逐渐变大，从而将结构中传播的波动能量聚集在薄板结构尖端厚度趋近于零的位置。由于现有声学黑洞技术主要依靠削弱主结构厚度来达到减振的目的，而极大的破坏了主结构的强度和刚度，严重影响了被减振结构的功能。

现有利用声学黑洞效应进行能量采集的技术，主要是通过在声学黑洞区域下方粘贴压电材料，将声学黑洞区域聚集的振动能转化成电能，在进行能量采集时，声学黑洞结构自身具有宽频带聚能特性，在高频处的动态特性不基于模态，不受外界环境频率的影响，自适应能力强，但由于声学黑洞结构几何尺寸的限制，导致在中低频范围内所起到的效果较差，限制了声学黑洞振动抑制及能量采集技术的应用和推广。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于声学黑洞效应的汽车底盘减振降噪装置，用于解决汽车行驶过程的减振降噪、声学黑洞结构强度不足及中低频范围的能量采集效果较差的问题。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：所述基于声学黑洞效应的汽车底盘减振降噪装置，包括板件结构、声学黑洞结构和非线性能量阱，所述板件结构为汽车底盘的一部分，所述板件结构上剪裁有多个声学黑洞结构，所述声学黑洞结构的上、下表面之间的距离从所述声学黑洞结构的中轴线向外边缘逐渐增加，每个所述声学黑洞结构的下方连接所述非线性能量阱。

进一步地，所述声学黑洞结构包括黑洞区域和边缘区域，所述黑洞区域的上、下表面之间的距离从中轴线向外边缘方向呈幂指数函数变化，所述边缘区域为所述黑洞区域的最小厚度的延伸区域。

进一步地，所述黑洞区域的厚度根据幂指数函数h(x)＝ε(x-x₁)^m+h₁(x≥x₁,m≥2)变化，式中x表示水平方向的位置，x₁为所述边缘区域的长度，h₁为所述边缘区域的厚度。

进一步地，多个所述声学黑洞结构均匀布置在所述板件结构上。

进一步地，所述非线性能量阱包括U形架、细钢梁和压电片，所述U形架的两端与所述板件结构的底部固定相连，所述U形架的两端通过细钢梁相连，所述细钢梁的两端分别粘贴有压电片。

进一步地，所述U形架包括侧板和底板，两个侧板平行布置且两个侧板的底部通过底板固定相连，两个侧板的中部分别与所述细钢梁的两端插接相连。

进一步地，所述细钢梁中部的上下两端分别连接有相对的磁铁块Ⅰ，与所述磁铁块Ⅰ相对处的所述底板的上端和所述板件结构的下端分别连接有磁铁块Ⅱ和磁铁块Ⅲ，所述磁铁块Ⅱ与所述细钢梁下端的磁铁块Ⅰ相互排斥，所述磁铁块Ⅲ与所述细钢梁上端的磁铁块Ⅰ相互排斥。