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一种扭杆弹簧的优化设计方法

阅读:227发布:2020-05-16

专利汇可以提供一种扭杆弹簧的优化设计方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 属于 扭杆 弹簧 设计领域,具体涉及一种 扭杆弹簧 的优化设计方法。按现有扭杆弹簧的设计公式计算得到扭杆弹簧,针对不同的材料其理论与实际的 刚度 公差为±10%,不能满足一些对 力 值较为敏感的应用场合。本发明针特定的扭杆弹簧特征,提供了一种扭杆弹簧的优化设计方法,通过采用优化的设计参数C,C为0.875-0.915,将该参数作为一个常数系数引入扭杆弹簧的计算公式 扭杆弹簧的理论与实际刚度公差为±2.5%,显著提高了扭杆弹簧的刚度 精度 ,从而提高应用装置或系统的性能指标精度,简化调节机构的结构和调节难度,适用性极广,经济性好。,下面是一种扭杆弹簧的优化设计方法专利的具体信息内容。

1.一种扭杆弹簧的优化设计方法,其特征在于:该方法用于结构形式为实心杆且圆锥过渡、杆径16-24mm、材料为60Si2MnA、热处理HRC47-51的扭杆弹簧,采用了优化设计公式:
其中,C为设计参数,取值0.875-0.915,
D为杆径,m;
L为杆长,m;
G为材料切变模量,GPa;
K为刚度,Nm/°。
2.根据权利要求1所述的扭杆弹簧的优化设计方法,其特征在于:所述设计参数C为
0.896。
3.根据权利要求1所述的扭杆弹簧的优化设计方法,其特征在于:所述设计参数C为
0.885。
4.根据权利要求1所述的扭杆弹簧的优化设计方法,其特征在于:所述设计参数C为
0.895。
5.根据权利要求1所述的扭杆弹簧的优化设计方法,其特征在于:所述设计参数C为
0.90。
6.根据权利要求1所述的扭杆弹簧的优化设计方法,其特征在于:所述设计参数C为
0.913。
7.根据权利要求1所述的扭杆弹簧的优化设计方法,其特征在于:所述杆径为20mm。
8.根据权利要求1所述的扭杆弹簧的优化设计方法,其特征在于:所述杆径为18mm。
9.根据权利要求1所述的扭杆弹簧的优化设计方法,其特征在于:所述杆径为22mm。
10.根据权利要求1所述的扭杆弹簧的优化设计方法,其特征在于:热处理HRC49。

说明书全文

一种扭杆弹簧的优化设计方法

技术领域

[0001] 本发明属于扭杆弹簧设计领域,具体涉及一种扭杆弹簧的优化设计方法。

背景技术

[0002] 目前,按现有扭杆弹簧的设计公式 计算得到扭杆弹簧,但针对不同的材料,通过该通用性的设计公式所得到的扭杆弹簧,其理论与实际的刚度公差为±10%,不能满足一些对值较为敏感的应用场合。

发明内容

[0003] 本发明针对表1列出的扭杆弹簧特征,提供了一种扭杆弹簧的优化设计方法,具有更高的设计精度
[0004] 表1扭杆弹簧特征
[0005]
[0006] 该方法对现有的设计公式进行了优化,具体通过采用优化的设计参数C,C为0.875-0.915,将该参数作为一个常数系数引入扭杆弹簧的计算公式,即[0007] 其中:
[0008] d—杆径,m;
[0009] L—杆长,m;
[0010] G—材料切变模量,GPa;
[0011] K—刚度,Nm/°。
[0012] 通过引入后的计算公式得到的扭杆弹簧其理论与实际刚度公差为±2.5%,显著提高了扭杆弹簧的刚度精度。适应设计参数C的扭杆弹簧见表1。
[0013] 有益效果:采用本发明的优化设计方法,扭杆弹簧的理论与实际刚度公差为±2.5%,显著提高了扭杆弹簧的刚度精度,从而提高应用装置或系统的性能指标精度,简化调节机构的结构和调节难度,适用性极广,经济性好。
附图说明
[0014] 图1是根据目前设计方法得到的扭杆弹簧试验数据。
[0015] 图2是根据本发明设计方法得到的扭杆弹簧试验数据。

具体实施方式

[0016] 现结合附图将初始和最终的试验参数和数据列举。
[0017] 按公式 设计三种扭杆弹簧,状态见表2,试验数据见图1。
[0018] 表2扭杆弹簧设计参数
[0019]
[0020] 理论刚度与实际刚度对比见表3。
[0021] 表3扭杆弹簧理论刚度与实际刚度对比(1)
[0022]
[0023] 由表3可以看出理论刚度比实际刚度大10%左右。
[0024] 按公式 设计三种扭杆弹簧,C为0.896,状态见表4,试验数据见图2。
[0025] 表4引入设计参数的扭杆弹簧设计参数
[0026]
[0027] 理论与实际刚度对比见表5。
[0028] 表5扭杆弹簧理论与实际刚度对比(2)
[0029]
[0030] 由表5可以看出理论刚度与实际刚度的比值在1.8%以内,满足扭杆弹簧的刚度K应在K±2.5%以内的要求。
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