一种非线性弹簧组结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种非线性弹簧组结构，其中，弹簧组结构包括相互套装的圆筒结构和套筒结构，所述圆筒结构包括第一安装板，在第一安装板上垂直设有多个同轴套装的圆筒，在相邻的两个圆筒之间安装有弹性元件，弹性元件沿弹性方向设有安装端和自由端，弹性元件安装端固定安装在第一安装板上，弹性元件自由端朝向套筒结构；所述套筒结构包括第二安装板，在第二安装板上垂直设有多个同轴套装的套筒，套筒能够滑动套入相邻的两个圆筒之间并对相应的弹性元件进行压缩。通过该结构，能够根据不同的应用场景、不同压力大小进行匹配，具有使用简便、匹配方式灵活多变和可提高弹簧应用场景等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种非线性弹簧组结构
本技术涉及弹簧
，具体涉及一种非线性弹簧组结构。
技术介绍
弹簧是一种利用弹性来工作的机械零件，用弹性材料制成的零件在外力作用下发生形变，除去外力后又恢复原状。弹簧一般用弹簧钢制成，弹簧的种类复杂多样，根据形状，主要有螺旋弹簧、涡卷弹簧、板弹簧、异型弹簧等，根据弹簧弹形变量又分为线性弹簧和非线性弹簧。传统弹簧大多是线性弹簧，其弹力计算公式：F＝kx，其中F表示弹力，k表示弹性系数，x表示拉伸或压缩的形变量，传统弹簧的弹力大小与弹簧形变量成正比关系，参照图1。但在实际生活过程中，会碰到很多需要非线性弹力的情况，例如置于河流中的闸门，如何实现在水流冲击力过大的情况下关闭闸门，在水流冲击力较小的情况下打开闸门，不同流速的水流对闸门的冲击力就呈现出非线性关系；此时传统的线性弹簧就不能满足要求，急需一种能够根据不同的应用场景、不同压力大小进行匹配的非线性弹簧。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述不足，本技术的目的在于：如何设计一种非线性弹簧组结构，能够根据不同的应用场景、不同压力大小进行匹配，具有使用简便、匹配方式灵活多变和可提高弹簧应用场景等优点。本技术采用了如下的技术方案：一种非线性弹簧组结构，包括相互套装的圆筒结构和套筒结构，所述圆筒结构包括第一安装板，在第一安装板上垂直设有多个同轴套装的圆筒，在相邻的两个圆筒之间安装有弹性元件，弹性元件沿弹性方向设有安装端和自由端，弹性元件安装端固定安装在第一安装板上，弹性元件自由端朝向套筒结构；所述套筒结构包括第二安装板，在第二安装板上垂直设有多个同轴套装的套筒，套筒能够滑动套入相邻的两个圆筒之间并对相应的弹性元件进行压缩。进一步地，所述圆筒结构还包括安装杆，安装杆一端固定安装在第一安装板中部，安装杆另一端朝向套筒结构；所述圆筒包括从中心往外的第一圆筒、第二圆筒、第三圆筒和第四圆筒，所述套筒包括从中心往外的第一套筒、第二套筒、第三套筒和第四套筒，所述弹性元件包括第一弹性元件、第二弹性元件和第三弹性元件；第一弹性元件安装在第一圆筒和第二圆筒之间，第二弹性元件安装在第二圆筒和第三圆筒之间，第三弹性元件安装在第三圆筒和第四圆筒之间，第一套筒能够滑动套装在安装杆上，第二套筒能够滑动套入第一圆筒和第二圆筒之间并对第一弹性元件进行压缩，第三套筒能够滑动套入第二圆筒和第三圆筒之间并对第二弹性元件进行压缩，第三套筒能够滑动套入第三圆筒和第四圆筒之间并对第三弹性元件进行压缩。进一步地，所述第一弹性元件、第二弹性元件和第三弹性元件的长度相同，它们各自的自由端均处于同一竖平面；所述第一套筒、第二套筒、第三套筒和第四套筒的长度逐渐变大或变小。进一步地，所述第一套筒、第二套筒、第三套筒和第四套筒的长度相同，它们各自朝向圆筒结构的一端均处于同一竖平面；所述第一弹性元件、第二弹性元件和第三弹性元件的长度逐渐变大或变小。进一步地，所述弹性元件选用螺旋弹簧。相比于现有技术，本技术具有以下优点：本技术公开的一种非线性弹簧组结构，通过对多组同轴弹簧的依次压缩，从而得出弹力大小与弹簧形变量的非线性变化，可以根据弹簧弹性系数的不同，能够让弹力大小与弹簧形变量呈1.5次函数关系、二次函数关系或三次函数关系。通过该结构，能够根据不同的应用场景、不同压力大小进行匹配，具有使用简便、匹配方式灵活多变和可提高弹簧应用场景等优点。附图说明图1为
技术介绍
中线性弹簧的弹力大小与形变量的函数曲线图；图2为本技术实施例中非线性弹簧组结构的剖面结构示意图；图3为本技术实施例中非线性弹簧组结构的立体图；图4为本技术实施例中非线性弹簧组结构的弹力分析流程图；图5为本技术实施例中非线性弹簧组结构的弹力与弹簧形变量的1.5次函数曲线图；图6为本技术实施例中非线性弹簧组结构的弹力与弹簧形变量的二次函数曲线图；图7为本技术实施例中非线性弹簧组结构的弹力与弹簧形变量的三次函数曲线图；图8为本技术实施例中闸阀的结构示意图；图9为本技术实施例中阀门结构的结构示意图；图10为本技术实施例中安装座的结构示意图；图11为本技术实施例中闸阀的动力水压F与弹簧形变量的函数曲线图。附图标号：1、第一安装板；2、第二安装板；3、安装杆；4、第一圆筒；5、第二圆筒；6、第三圆筒；7、第四圆筒；8、第一套筒；9、第二套筒；10、第三套筒；11、第四套筒；12、第一弹性元件；13、第二弹性元件；14、第三弹性元件；15、壳体；16、阀座；17、第一挡板；18、第二挡板；19弹性结构；20、连接杆；21、支撑座；22、支撑板；23、限位块。具体实施方式下面将结合附图对本技术技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本技术的技术方案，因此只是作为示例，而不能以此来限制本技术的保护范围。实施例一：参照图2和图3，一种非线性弹簧组结构，包括相互套装的圆筒结构和套筒结构，所述圆筒结构包括第一安装板1、安装杆3、第一圆筒4、第二圆筒5、第三圆筒6、第四圆筒7、第一弹性元件12、第二弹性元件13和第三弹性元件14；所述套筒结构包括第二安装板2、第一套筒8、第二套筒9、第三套筒10和第四套筒11。其中，安装杆一端固定安装在第一安装板中部，安装杆另一端朝向套筒结构，第一圆筒、第二圆筒、第三圆筒和第四圆筒从中心往外同轴垂直设于第一安装板上，每个弹性元件沿弹性方向设有安装端和自由端，每个弹性元件安装端固定安装在第一安装板上，每个弹性元件自由端朝向套筒结构；第一弹性元件安装在第一圆筒和第二圆筒之间，第二弹性元件安装在第二圆筒和第三圆筒之间，第三弹性元件安装在第三圆筒和第四圆筒之间。其中，第一套筒、第二套筒、第三套筒和第四套筒从中心往外同轴垂直设于第二安装板上。第一套筒能够滑动套装在安装杆上，第二套筒能够滑动套入第一圆筒和第二圆筒之间并对第一弹性元件进行压缩，第三套筒能够滑动套入第二圆筒和第三圆筒之间并对第二弹性元件进行压缩，第三套筒能够滑动套入第三圆筒和第四圆筒之间并对第三弹性元件进行压缩。本实施例中，所述第一弹性元件、第二弹性元件和第三弹性元件的长度相同，它们各自的自由端均处于同一竖平面；所述第一套筒、第二套筒、第三套筒和第四套筒的长度逐渐变大或变小。除了上述方式外，还有另外一种结构可以达到相同的效果，具体结构为：第一套筒、第二套筒、第三套筒和第四套筒的长度相同，它们各自朝向圆筒结构的一端均处于同一竖平面；所述第一弹性元件、第二弹性元件和第三弹性元件的长度逐渐变大或变小。具体实施时，所述弹性元件选用螺旋弹簧。参照图4，一种非线性弹簧组结构的使用方法，包括以下步骤：S1：弹簧组结构内的所有弹性元件的弹性系数相同，设弹性系数均为K；S2：当第一安装板或第二安装板受到压力时，套筒结构套入圆筒结构内，第四套筒和第三弹性元件接触并对第三弹性元件进行压缩，其余弹性元件保持自由状态，此时弹性系数为K；随着套筒结构继续套装圆筒结构内，第三套筒和第二弹性元件接触并对第二弹性元件进行压缩，第一弹性元件保持自由状态，此时弹性系数为2K；S3：假设弹性元件个数无限，以此类推，随着套筒结构逐渐套入圆筒结构，弹簧组结构的弹性系数逐渐增大，从而使得弹簧组结构的弹力大小和弹性形变量呈函数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非线性弹簧组结构，其特征在于：包括相互套装的圆筒结构和套筒结构，所述圆筒结构包括第一安装板，在第一安装板上垂直设有多个同轴套装的圆筒，在相邻的两个圆筒之间安装有弹性元件，弹性元件沿弹性方向设有安装端和自由端，弹性元件安装端固定安装在第一安装板上，弹性元件自由端朝向套筒结构；所述套筒结构包括第二安装板，在第二安装板上垂直设有多个同轴套装的套筒，套筒能够滑动套入相邻的两个圆筒之间并对相应的弹性元件进行压缩。

【技术特征摘要】
1.一种非线性弹簧组结构，其特征在于：包括相互套装的圆筒结构和套筒结构，所述圆筒结构包括第一安装板，在第一安装板上垂直设有多个同轴套装的圆筒，在相邻的两个圆筒之间安装有弹性元件，弹性元件沿弹性方向设有安装端和自由端，弹性元件安装端固定安装在第一安装板上，弹性元件自由端朝向套筒结构；所述套筒结构包括第二安装板，在第二安装板上垂直设有多个同轴套装的套筒，套筒能够滑动套入相邻的两个圆筒之间并对相应的弹性元件进行压缩。2.根据权利要求1所述的一种非线性弹簧组结构，其特征在于，所述圆筒结构还包括安装杆，安装杆一端固定安装在第一安装板中部，安装杆另一端朝向套筒结构；所述圆筒包括从中心往外的第一圆筒、第二圆筒、第三圆筒和第四圆筒，所述套筒包括从中心往外的第一套筒、第二套筒、第三套筒和第四套筒，所述弹性元件包括第一弹性元件、第二弹性元件和第三弹性元件；第一弹性元件安装在第一圆筒和第二圆筒之间，第二弹性元件安装在第二圆筒和...

【专利技术属性】
技术研发人员：向春林，罗良，黄栋，秦兵清，阳杨，殷康，高锦霞，王永江，刘涵，
申请(专利权)人：重庆江源工程勘察设计有限公司，
类型：新型
国别省市：重庆,50