板弹簧、板弹簧组、电机以及减振装置制造方法及图纸

本公开涉及板弹簧、板弹簧组、电机以及减振装置，该板弹簧的旋臂根部由夹板和垫片夹持固定，且板弹簧的旋臂的臂宽分布通过求解旋臂任意截面的最大范式应力表达式中，臂宽的数值解得到；其中，最大范式应力表达式中包括正应力和切应力。由此，基于旋臂各截面最大应力均匀分布且等于许用应力确定臂宽分布，该板弹簧的旋臂应力分布较均匀，许用行程得到提升，径轴刚度比较大，其综合性能得到改善。其综合性能得到改善。其综合性能得到改善。

【技术实现步骤摘要】
板弹簧、板弹簧组、电机以及减振装置


[0001]本公开涉及机械传动机构
，尤其涉及一种板弹簧、板弹簧组、电机以及减振装置。

技术介绍

[0002]板弹簧，亦称为柔性直线轴承，可同时起到径向支撑和轴向弹簧的双重作用，其可作为长寿命高可靠空间用脉冲管制冷机、自由活塞斯特林制冷机和发动机的关键部件，利于满足活塞与气缸严格的间隙密封要求，可避免互相接触产生摩擦。表征板弹簧性能的主要参数包括轴向刚度、径向刚度和额定寿命下的许用行程等参数。
[0003]板弹簧可分为涡旋臂板弹簧和直臂板弹簧。直臂板弹簧具有较大的径轴刚度比，但因其尺寸较大、行程较小、径向刚度随行程衰减过快等原因导致器使用场合受限。涡旋臂板弹簧的径轴刚度比和旋臂的扫角(即极坐标下旋臂中心线最大与最小极角的差值)存在负相关关系，为了获得较大的径轴刚度比，涡旋板弹簧旋臂的扫角通常设计得较小。涡旋板弹簧的径轴向刚度比与直臂板弹簧相比虽然较小，但其许用行程较大，外形尺寸较小，因而应用更为广泛。
[0004]随着渐开线扫角的减小，涡旋板弹簧的径轴刚度比增加，同时应力也会增加，许用行程减小。因此，为了进一步提高涡旋板弹簧的许用行程，减少轴向变形时的最大应力值，需要进行特殊的涡旋槽线型设计。现有的涡旋臂板弹簧的设计方式，都是通过设计槽线的方法来确定板弹簧旋臂的形状，如此板弹簧旋臂各截面最大应力均匀性较差，导致板弹簧的性能较差。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种板弹簧、板弹簧组、电机以及减振装置。
[0006]本公开提供了一种板弹簧，该所述板弹簧的旋臂根部由夹板和垫片夹持固定，且所述旋臂的臂宽分布满足：
[0007]求解旋臂任意截面的最大范式应力表达式中，臂宽的数值解，即得到臂宽分布；
[0008]其中，所述最大范式应力表达式中包括正应力和切应力。
[0009]在一些实施例中，所述正应力包括由弯矩造成的正应力，所述切应力包括由自由扭矩造成的切应力；其中，旋臂任意截面的最大范式应力表达式为：
[0010][0011]其中，F为旋臂轴向力，h为旋臂厚度，b为旋臂截面宽度，R
c
为截面处弹旋臂中心线的曲率半径，R
ie
为截面处旋臂内边缘的曲率半径(约等于)；FL sinα为截面弯矩；
为矩形截面抗弯截面系数；为矩形截面抗扭截面系数；为曲臂梁扭转产生的切应力相对于直臂梁的修正系数。
[0012]在一些实施例中，所述正应力还包括由约束扭矩造成的翘曲应力；所述切应力还包括约束扭矩造成的翘曲应力和剪切力造成的切应力。
[0013]在一些实施例中，所述旋臂为一体式柔性片。
[0014]在一些实施例中，所述板弹簧的旋臂中心线扫角θ满足：
[0015]60
°
≤θ≤240
°
；
[0016]其中，所述旋臂中心线扫角为极坐标下旋臂中心线的最大极角与最小极角的差值。
[0017]在一些实施例中，所述板弹簧的内圆直径与外圆直径的关系满足：
[0018]30％D1≤D2≤90％D1；
[0019]其中，D2代表内圆直径，D1代表外圆直径。
[0020]在一些实施例中，所述板弹簧的旋臂中心线伸出角γ满足：
[0021]60
°
≤γ≤80
°
；
[0022]其中，所述旋臂中心线伸出角为旋臂根部的伸出式固定结构的延伸方向与旋臂根部的中心线切线方向的离心夹角。
[0023]本公开还提供了一种板弹簧组，包括至少两个同轴设置的板弹簧，所述板弹簧采用上述任一种板弹簧。
[0024]本公开还提供了一种振荡式直线电机，包括上述任一种板弹簧。
[0025]在一些实施例中，所述振荡式直线电机为斯特林发动机、制冷机或压缩机。
[0026]本公开实施例还提供了一种减振装置，包括上述任一种板弹簧；
[0027]所述板弹簧用于将所述动力减振装置的谐振频率调整为激励频率，或用于实现振源和固定平台的柔性连接。
[0028]本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
[0029]本公开实施例提供的板弹簧的旋臂形状通过求解旋臂任意截面的最大范式应力表达式中，臂宽的数值解得到，由此可基于旋臂各截面最大应力均匀分布且等于许用疲劳应力(即应力需求)确定臂宽分布，从而该板弹簧的旋臂应力分布更加均匀，许用行程得到提升，径轴刚度比较大，有利于提高板弹簧的性能。
附图说明
[0030]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
[0031]为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1为本公开实施例的一种旋臂形状确定方法的流程示意图；
[0033]图2为本公开实施例的一种垂直于旋臂中心线的截面内力分析图；
[0034]图3为本公开实施例的一种截面内力模拟结果示意图；
[0035]图4为本公开实施例的一种旋臂沿程各截面等效作用点的示意图；
[0036]图5为本公开实施例的一种等效作用点位置随旋臂扫角变化趋势示意图；
[0037]图6为本公开实施例的一种等效作用点到旋转中心的距离随旋臂扫角变化趋势示意图；
[0038]图7为本公开实施例的一种旋臂的立体模型的示意图；
[0039]图8为本公开实施例的另一种旋臂形状确定方法的流程示意图；
[0040]图9为本公开实施例的一种旋臂中心线获取方法示意图；
[0041]图10为本公开实施例的一种第一轮迭代臂宽分布曲线；
[0042]图11为本公开实施例的一种基于臂宽构建旋臂形状的示意图；
[0043]图12为本公开实施例的循环迭代步骤中，一种旋臂变形和等效作用点位置的移动该过程示意图；
[0044]图13为本公开实施例的一种迭代收敛指标变化示意图；
[0045]图14为本公开实施例的一种应力分布云图对比示意图；
[0046]图15为本公开实施例的一种板弹簧的结构爆炸图；
[0047]图16为本公开实施例的一种板弹簧的结构示意图；
[0048]图17为本公开实施例的一种板弹簧实物示意图；
[0049]图18为本公开实施例的一种板弹簧轴向位移5mm时的应力分布示意图；
[0050]图19为本公开实施例的一种旋臂扫角310
°
的等臂宽涡旋板弹簧的结构示意图。
具体实施方式
[0051]为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种板弹簧，其特征在于，所述板弹簧的旋臂根部由夹板和垫片夹持固定，且所述板弹簧的旋臂的臂宽分布满足：求解旋臂任意截面的最大范式应力表达式中，臂宽的数值解，即得到臂宽分布；其中，所述最大范式应力表达式中包括正应力和切应力。2.根据权利要求1所述的板弹簧，其特征在于，所述正应力包括由弯矩造成的正应力，所述切应力包括由自由扭矩造成的切应力；其中，旋臂任意截面的最大范式应力表达式为：其中，F为旋臂轴向力，h为旋臂厚度，b为旋臂截面宽度，R
c
为截面处弹旋臂中心线的曲率半径，R
ie
为截面处旋臂内边缘的曲率半径；FLsinα为截面弯矩；为矩形截面抗弯截面系数；为矩形截面抗扭截面系数；为曲臂梁扭转产生的切应力相对于直臂梁的修正系数。3.根据权利要求2所述的板弹簧，其特征在于，所述正应力还包括由约束扭矩造成的翘曲应力；所述切应力还包括约束扭矩造成的翘曲应力和剪切力造成的切应力。4.根据权利要求1所述的板弹簧，其特征在于，所述旋臂为一体式柔性片。5.根据权利要求1所述的板弹簧，其特征在于，所述板弹簧的旋臂中心线扫角θ满足：60
°
≤θ≤240
°...

【专利技术属性】
技术研发人员：李金泽，荀玉强，洪国同，赵雅楠，陈厚磊，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：