[发明专利]一种板弹簧

说明书

技术领域

本发明涉及一种线型板弹簧，属于机械领域。

背景技术

板弹簧是一种在一平板上按照规定的线型刻蚀出的零件，一般应用于往复运动的机械中，又称柔性支撑，英文(flexure bearing)。

这里特指的是一种应用于线性电机驱动斯特林制冷机的新型线型的板弹簧，是决定制冷机寿命、可靠性的关键零件。以制冷的线性压缩机为例，压缩机一般由气缸、活塞、驱动电机、连接机构和壳体等组成，电机驱动连接机构，连接机构带动活塞在气缸内往复运动，板弹簧的作用有就是将线性电机支撑起来，使其能延运动方向往复运动。因此，板弹簧的意义在于①板弹簧作为电机的支撑零件(也可以说板弹簧为斯特林制冷机中唯一动子支撑机构)其寿命直接决定了制冷机的寿命；②在制冷机里要求活塞在气缸内直线往复运动，其运动精度必须要有保证(减少摩擦、振动)，这就要求线性电机的运动轨迹精度保证，因此这就要求电机的支撑—板弹簧往复运动时保证精度。因而决定了板弹簧的两项重要指标寿命—疲劳寿命、直性运动精度—径向刚度与轴向刚度比。我们研制了一种长寿命、结构简单、径向刚度与轴向刚度比高的新型线型的板弹簧。

发明内容

本发明的目的是研制一种长寿命、径向刚度与轴向刚度比高的板弹簧。

板弹簧材料一般为1Cr18Ni9Ti、铍青铜。

板弹簧又称柔性支撑，它是一种在一圆形或有一定形状的平板上，厚度一般为0.1mm～2mm，按照特定的线型刻蚀出的零件。

板弹簧的形态的设定依据：该发明用算法来确定板弹簧上的螺旋线，共三条螺旋线，三条螺旋线承120°均匀分布，以下为该线性的数学表达：

方程中符号定义：

R：板弹簧的外径(mm)；      r：板弹簧的内径(mm)；

R₁：型线起点的半径(mm)；   R₂：型线终点的半径(mm)；

：掠角变量(°)；          Φ：最大掠角范围(°)

Φ₂：型线起始段的掠角范围(°)；

Φ₁：型线终段的掠角范围(°)；

螺旋线线线的极坐标的一般形式：

其中α₁和α₂为小于1的线型叠和系数，α₁+α₂＝1

其中k＝(ln(R₂/R₁)/Φ

线型的起始段、主段、终段的方程：

起始方程

 其中

主段方程

终段方程

 其中

d.另两条曲线分别为沿中心旋转120°和240°，用和替代上述方程中的即可。

板弹簧的工作方式：首先，定义圆形平板的平面为x，y，垂直于平板的方向为z(轴向)。板弹簧安装在线性电机的两端，支撑起线性电机，板弹簧的轴向与线性电机的运动方向一致，板弹簧的内孔与线性电机的轴连接，外圆与壳体连接；当线性电机运动时，将带动轴一起运动，由于板弹簧上刻蚀曲线，板弹簧会象弹簧一样往复运动，从而实现了弹簧的功能。另外由于平板上的线型将其分为三部分，在轴向运动时这三部分平板又会产生沿xy方向的力且对称相等，这就保证了动子轴不会沿xy方向移动，起到了限位作用。

本发明的特点：板弹簧的刻蚀曲线的线型。

本发明的优点为：a.该线型的板弹簧径向刚度与轴向刚度比高；b.板弹簧的局部应力变型小；c.使用寿命长。

附图说明

图中：1—平板、2—刻蚀的线型。

具体实施方式

下面利用不锈钢材料作为板材，设计外径Φ30，内孔Φ3，掠角360°的板弹簧，结合附图对本发明作进一步的加工描述。