一种仿生垫片制造技术

本发明专利技术公开了一种仿生垫片，包括垫片本体和仿生缓冲单体，垫片本体的内圆和外圆共轴线，垫片本体上均匀分布花键通槽；仿生缓冲单体是由缓冲体和花键轴构成一体式结构，仿生缓冲单体以花键轴插在垫片本体的花键通槽中；仿生缓冲单体在垫片本体的上、下面成圆形均匀阵列分布，垫片本体上、下面对应的仿生缓冲单体是关于垫片本体厚度中心横截面对称，垫片本体的上、下面各有九个仿生缓冲单体。本发明专利技术是对平时常用普通垫片和弹簧垫圈结合使用的一种优化，避开了弹性垫圈使用时涨圈、氢脆等问题；在垫片本体双面均匀分布仿生缓冲单体，提高了垫片受压后的复原速度，保证了弹力的均匀性、连续性。

【技术实现步骤摘要】
一种仿生垫片
本专利技术属于工程仿生
，具体涉及一种仿生垫片。
技术介绍
螺栓和螺母配合紧固零件时，常用到普通垫片和弹簧垫圈，目的就是增大紧固的接触面积，减少螺母对零件表面的磨损，预防螺母松动等。然而，弹簧垫圈的防松能力并不理想，弹力分布不均匀，尤其目前在欧美各国要求高可靠性的产品中使用率极低，特别在重要的承力结构联接部位早已被抛弃好多年。原因有两个：一是“涨圈”，二是氢脆。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种仿生垫片，用于零件联接紧固处。当零件受力时，零件会把力传递给垫片，垫片在弹性变化范围内，先压缩变形并在恢复力的作用下迅速复原。恢复弹力使垫片消除了所受的压力，从而减少了螺母的松动。猫科动物可以在崎岖、复杂的地形上安全的跳跃，除了与自身腿部健壮的肌肉、高强度的韧带和巧妙的骨骼结构有关外，还与足底的肉垫有关。猫科动物跳跃、奔跑过程中，脚掌与地面接触后会产生很大的冲击。为了避免这些冲击对肢体产生伤害，猫科动物会自主调节足部关节和相应的软组织变形。因此，足底肉垫起到缓冲、减震等重要作用。猎豹，行动敏捷，善于跳跃，一跃可达6米高，12米远；善于奔跑，是世界上陆地奔跑最快的动物，它的时速可以达到120公里。猎豹每只脚下有一个大的掌垫，每个脚趾下又有一个小的趾垫。肉垫具有独特的力学特性，在猎豹高速奔跑过程中，脚底和趾下柔软的肉垫触地受压，起着较好的缓冲、减震作用。当猎豹足离地瞬间，受压的肉垫可以随之恢复原状，从而保护好猎豹的全身。本专利技术设计思路来源猎豹足底的掌垫，依据掌垫的形状和功能，设计了仿生缓冲单体。本专利技术包括垫片本体和仿生缓冲单体，垫片本体的内圆和外圆共轴线，垫片本体上均匀分布花键通槽；仿生缓冲单体是由缓冲体和花键轴构成一体式结构，仿生缓冲单体以花键轴插在垫片本体的花键通槽中；若干个仿生缓冲单体在垫片本体的上、下面上成圆形均匀分布，垫片本体上、下面对应的仿生缓冲单体是关于垫片本体厚度中心横截面对称。每个仿生缓冲单体的缓冲体的横截面轮廓由四条曲线组成，其中的y为纵坐标，x为横坐标：第一曲线满足：y＝-3×10-6x6+2×10-7x5+0.0009x4-9×10-5x3-0.0894x2+0.0061x+18.085；其中：-13<x<13；第二曲线满足：y＝6×10-6x6+5×10-7x5-0.0004x4-5×10-5x3-0.0098x2+0.0006x+0.0397；其中：-10<x<10；第三曲线满足：y＝0.0186x2-2.579x-26.72；其中：-13<x<-10；第四曲线满足：y＝0.0109x2+2.7759x-27.983；其中：10<x<13。所述的垫片本体选取邵氏硬度为60的硅胶，仿生缓冲单体选取邵氏硬度为30的硅胶。本专利技术的工作原理和过程：仿生缓冲单体通过花键轴和花键通槽的配合装配到垫片本体上、下面，从而成圆形均匀分布且关于垫片本体厚度中心横截面对称。由于仿生缓冲单体在整个圆周上是连续、均匀的分布，这就使得垫片在整个圆周上保持连续、均匀的弹性。硅胶具有弹性好、耐压缩变形、硬度范围宽、特别容易成型等性能，垫片本体和仿生缓冲单体选取不同硬度的硅胶材质，从而实现不同的弹性。垫片本体选取邵氏硬度为60的硅胶，弹性稍低；仿生缓冲单体选取邵氏硬度为30的硅胶，弹性较高。这利于垫片整体受不同力时，垫片本体和仿生缓冲单体产生相应形变后的复原，进一步缓解螺母松动。当零件受力较小时，仿生缓冲单体形变量较大，垫片本体的形变量较小。仿生缓冲单体缓冲体的横截面面积增大、高度降低，而每个仿生缓冲单体的分布间隙为这种变化提供了伸缩空间。由于硅胶具有耐压缩性，受压的仿生缓冲单体会在恢复力的作用下吸收零件受力，迅速恢复原状。当零件受力较大时，垫片本体此时发挥的作用较大。仿生缓冲单体已被压缩到极限，每个仿生缓冲单体彼此接触，还未来得及产生恢复弹力，力已传递到垫片本体，此时更多的依靠垫片本体形变后产生的恢复力来吸收零件受力，继而恢复垫片原状。垫片本体两面都分布着仿生缓冲单体。一般情况下，两面的仿生缓冲单体形变会产生更大的恢复力吸收零件受力。当两面仿生缓冲单体都被压缩到极限时，垫片本体才会受压，这样可以减缓垫片本体的疲劳磨损，提高垫片使用寿命。由于花键联接具有接触面积大、承载能力高、定心和导向性能好、应力集中小、结构紧凑等优点，垫片本体与仿生缓冲单体之间采用花键联接。另外，疲劳磨损过重的仿生缓冲单体可以方便的更换，提高了使用效率。本专利技术的有益效果：本专利技术是对平时常用普通垫片和弹簧垫圈结合使用的一种优化，避开了弹性垫圈使用时涨圈、氢脆等问题；在垫片本体双面均匀分布仿生缓冲单体，提高了垫片受压后的复原速度，保证了弹力的均匀性、连续性。附图说明图1为本专利技术的立体图。图2为本专利技术的的俯视图。图3为本专利技术的仿生缓冲单体主视图。图4为本专利技术的仿生缓冲单体后视图。图5为本专利技术的仿生缓冲单体侧视图。图6为本专利技术的垫片本体俯视图。其中：1—垫片本体，2—内圆，3—外圆，4—仿生缓冲单体，5—第一曲线，6—第二曲线，7—第三曲线，8—第四曲线，9—花键轴，10—缓冲体，11—花键通槽。具体实施方式请参阅图1至图6所示，本实施例包括垫片本体1和仿生缓冲单体4，垫片本体1的内圆2和外圆3共轴线，垫片本体1上均匀分布花键通槽11；仿生缓冲单体4是由缓冲体10和花键轴9构成一体式结构，仿生缓冲单体4以花键轴9插在垫片本体1的花键通槽11中；仿生缓冲单体4在垫片本体1的上、下面上成圆形均匀分布，垫片本体1上、下面对应的仿生缓冲单体4是关于垫片本体1厚度中心横截面对称，垫片本体1的上、下面各有九个仿生缓冲单体4。相邻仿生缓冲单体4之间相隔40°。如图3所示，每个仿生缓冲单体4的缓冲体10的横截面轮廓由四条曲线组成，其中的y为纵坐标，x为横坐标：第一曲线5满足：y＝-3×10-6x6+2×10-7x5+0.0009x4-9×10-5x3-0.0894x2+0.0061x+18.085；其中：-13<x<13；第二曲线6满足：y＝6×10-6x6+5×10-7x5-0.0004x4-5×10-5x3-0.0098x2+0.0006x+0.0397；其中：-10<x<10；第三曲线7满足：y＝0.0186x2-2.579x-26.72；其中：-13<x<-10；第四曲线8满足：y＝0.0109x2+2.7759x-27.983；其中：10<x<13。所述的垫片本体1选取邵氏硬度为60的硅胶，仿生缓冲单体4选取邵氏硬度为30的硅胶。垫片本体1的大小、厚度严格参照国家标准选取，本实施例初步选取外径是115mm，内径是70mm，厚度是10mm的垫片本体；每个仿生缓冲单体4的大小相等，缓冲体10的正面最大长与中间对称线长度比是1.44:1，其厚度是5mm，花键轴9的长度是5mm。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种仿生垫片，其特征在于：包括垫片本体（1）和仿生缓冲单体（4），垫片本体（1）的内圆（2）和外圆（3）共轴线，垫片本体（1）上均匀分布花键通槽（11）；仿生缓冲单体（4）是由缓冲体（10）和花键轴（9）构成一体式结构，仿生缓冲单体（4）以花键轴（9）插在垫片本体（1）的花键通槽（11）中；若干个仿生缓冲单体（4）在垫片本体（1）的上、下面上成圆形均匀阵列分布，垫片本体（1）上、下面对应的仿生缓冲单体（4）是关于垫片本体（1）厚度中心横截面对称；每个仿生缓冲单体（4）的缓冲体（10）的横截面轮廓由四条曲线组成，其中的y为纵坐标，x为横坐标：     第一曲线（5）满足：y = ‑3×10‑6x6 + 2×10‑7x5 + 0.0009x4 ‑ 9×10‑5x3 ‑ 0.0894x2 + 0.0061x + 18.085；其中： ‑13 < x < 13； 第二曲线（6）满足：y = 6×10‑6x6 + 5×10‑7x5 ‑ 0.0004x4 ‑ 5×10‑5x3 ‑ 0.0098x2 + 0.0006x + 0.0397； 其中：‑10 < x < 10； 第三曲线（7）满足：y = 0.0186x2 ‑ 2.579x ‑ 26.72；其中：‑13 < x < ‑10； 第四曲线（8）满足：y = 0.0109x2 + 2.7759x ‑ 27.983；其中：10 < x < 13；所述的垫片本体（1）选取邵氏硬度为60的硅胶，仿生缓冲单体（4）选取邵氏硬度为30的硅胶。...

【技术特征摘要】
1.一种仿生垫片，其特征在于：包括垫片本体(1)和仿生缓冲单体(4)，垫片本体(1)的内圆(2)和外圆(3)共轴线，垫片本体(1)上均匀分布花键通槽(11)；仿生缓冲单体(4)是由缓冲体(10)和花键轴(9)构成一体式结构，仿生缓冲单体(4)以花键轴(9)插在垫片本体(1)的花键通槽(11)中；若干个仿生缓冲单体(4)在垫片本体(1)的上、下面上成圆形均匀分布，垫片本体(1)上、下面对应的仿生缓冲单体(4)是关于垫片本体(1)厚度中心横截面对称；每个仿生缓冲单体(4)的缓冲体(10)的横截面轮廓由四条曲线组成，其中的y为纵坐标，x为横坐标：第一曲线(5)满足：y＝-3×10-6x6+2×10-7x5+0.0009x4-9×10-5x3-0.0894x2+0...

【专利技术属性】
技术研发人员：张锐，韩佃雷，何远，马松松，吉巧丽，李建桥，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22