板弹簧的不均匀厚度及过渡型线对其性能的影响

板弹簧为线性压缩机中的活塞提供轴向力和径向支撑,确保活塞的往复运动和动子部件的间隙密封,其性能对线性压缩机的使用寿命及工作效率起着至关重要的作用。文中基于阿基米德涡旋臂板弹簧,从形状拓扑方面着手,设计了厚度不均匀的凸、凹形板弹簧,通过有限元分析,研究板厚度变化及过渡型线对板弹簧性能的影响。研究结果表明:凸圆弧过渡线型有利于提高板弹簧的轴向刚度和径向刚度,且刚度随厚度不均匀程度的增大而增大,凸圆弧过渡也能够有效减小最大应力与轴向刚度比,凹圆弧过渡线型能降低板弹簧的应力分布,提高疲劳寿命和增大安全系数,且随着凹面向凸面的过渡,最大应力逐渐减小,疲劳寿命和安全系数逐渐增大,同时凹圆弧过渡能够提高径轴向刚度比,且其随着板厚不均匀程度的增大而增大。

复合材料板弹簧的结构设计及其应力场分析

在本项研究工作中，我们设计制作了一种新型结构形式的汽车板弹簧－玻璃／环氧单片夹层板弹簧。利用有限元方法对该结构内部的应力场和位移场进行了研究。经过电测法验证的计算结果表明，该结构设计具有优越性。

变刚度钢板弹簧的一种计算方法

本文联合应用集中载荷法和共同曲率法对变刚度钢板弹簧的计算进行了研究，建立了变刚度钢板弹簧的计算模型，并进行了实例检验。

3种不同形式的板弹簧性能分析

板弹簧技术是航空航天用斯特林制冷机长寿命、高可靠运行的关键技术之一。大的板弹簧径向刚度为活塞提供支撑,以保证活塞在极小的间隙内实现与汽缸之间的无接触运动;板弹簧轴向刚度为活塞直线运动提供轴向的自由度,其轴向的最大行程受到板弹簧材料疲劳极限的限制;由于没有活塞环等密封元件,高低压之间的密封通过活塞与气缸之间的间隙密封来实现,这大大提高了活塞和气缸间的装配难度。本文针对3种常见的板弹簧:同心涡旋臂板弹簧、偏心涡旋臂板弹簧和直线臂板弹簧进行有限元分析。通过改变板弹簧载荷、厚度和弹簧臂宽度等参数,对3种型式的板弹簧分别进行加载求解,得到弹簧的应力和位移分布云图。通过模态分析得到板弹簧的自然频率,为有效避免板弹簧的谐振提供依据。分析表明:在基本结构参数相同的情况下,直线臂板弹簧可以提供较大的径向刚度与轴向刚度之比和较高的自然频率,有利于整机系统的轻量化。

汽车复合材料板弹簧的有限元分析及性能测试

利用ABAQUS有限元软件,对设计的某型号汽车复合材料板弹簧进行了有限元分析,计算了复合材料板弹簧的刚度系数和最大承载力,并对采用模压工艺制备的复合材料板弹簧样件进行了性能测试。计算与试验对比表明,计算结果与测试结果吻合较好;设计的复合材料板弹簧的主要性能指标达到设计要求,且复合材料板弹簧可比钢板弹簧减重约63%。

叠板弹簧的可靠性设计

介绍了叠板弹簧的可靠性设计方法。在基本随机变量的概率特性已知的情况下，用二阶矩技术对叠板弹簧进行可靠性设计，并编制了实用的计算机程序，可以迅速、准确地得到叠板弹簧的可靠性设计参数。

几何参数对线性压缩机板弹簧性能的影响

在设计了11款不同基圆半径、厚度及涡旋槽偏心距的圆渐开线型板弹簧的基础上,利用ANSYS有限元分析软件,对上述板弹簧的刚度及应力特性进行了分析与比较,总结出了主要几何参数对板弹簧性能的影响。

用于高频脉管制冷机的涡旋板弹簧的优化设计

利用有限元分析方法对几款板弹簧的应力分布特性进行了分析,分析表明适当的涡旋槽偏心布置和涡旋槽封闭方法可以使弹簧涡旋臂的应力分布更加均匀,避免应力集中,降低板弹簧在行程内的最大应力,从而提高板弹簧的寿命。

复合材料板弹簧渐进失效分析与极限载荷预报

基于复合材料细观力学Mori-Tanaka方法,使用Digimat软件预测纤维增强树脂基复合材料宏观弹性常数,建立复合材料细观和宏观力学响应间的耦合关系;考虑了复合材料的制造缺陷,采用逆向回归迭代法对基体材料的弹性常数进行修正;基于ABAQUS软件和Digimat软件耦合的计算平台,在复合材料板弹簧有限元模型中调用Mori-Tanaka细观本构模型,考虑复合材料的细观损伤,引入纤维和基体的失效准则进行宏细观耦合模型渐进失效的数值模拟,实现复合材料板弹簧的极限载荷预报,并通过复合材料板弹簧的极限载荷试验进行了验证。结果表明:复合材料板弹簧的试验断裂位置与模拟预测的断裂位置基本一致,极限载荷试验值与预测值的偏差为5.1%。

涡旋板弹簧的有限元分析及实验

板弹簧支承技术是线性压缩机的关键技术之一,在为活塞提供轴向回复力的同时,还用来支承压缩活塞、保证密封间隙。在优化分析的基础上,文中设计制造了一款三臂涡旋板弹簧。利用ANSYS有限元软件分析了该款板弹簧的轴向刚度、径向刚度、应力分布以及固有频率特性,并对板弹簧的轴向刚度和固有频率进行了实验研究。实验结果表明,采用有限元分析方法分析板弹簧性能是有效的。

某型客车复合材料纵置板弹簧结构设计与试验研究

针对某型客车复合材料板弹簧进行了结构分析与试验研究。成型复合材料板弹簧的产品刚度与设计刚度相比,偏差可控制在2%的允许范围内;且板弹簧通过了30万次台架疲劳试验与试验场道路耐久性强化试验,而且复合材料的外观与刚度均无明显变化,确保产品可满足某车型的使用寿命要求。

长寿命斯特林制冷机用板弹簧的疲劳加速试验装置设计

介绍了一台专门用于长寿命斯特林制冷机板弹簧的疲劳寿命试验的疲劳加速试验装置的设计， 其中包括疲劳加速实验理论依据、装置的设计方案考虑、装置组成及主要技术指标。

汽车板弹簧减振与等强度梁教学实验

汽车板弹簧减振是等强度梁优良动力特性在工程应用中的典型例子。以此为背景,设计了一个等强度梁动载实验,并与相应的等直梁动载实验对比,介绍了实验装置、原理、步骤和实验结果。实验揭示了汽车板弹簧减振的机理,综合了《材料力学》中“等强度梁”、“动载荷”和《理论力学》中“质点振动”等内容。

高强度变截面板弹簧失效分析及对策

采用金相、硬度、断口分析等方法,对多批次高强度变截面板弹簧试制产品进行失效分析。结果表明,淬火、回火、喷丸等工艺参数控制不当,是造成弹簧失效的主要原因。采用915～925℃淬火,470～480℃回火2h,并进行应力强化喷丸,弹簧寿命得到显著提高,性能达到了设计要求。

LD钢制作钢板弹簧中心孔冲头的应用研究

研究了热处理工艺对ＬＤ钢制作钢板弹簧中心孔冲头的力学性能和使用寿命的影响规律。结果表明，用ＬＤ钢制作钢板弹簧中心孔冲头，经１１２０°淬火、５４０℃高温回火处理后可以获得较好的力学性能；经１１４０℃淬火后深冷处理再在５４０℃高温回火，可以获得最佳的综合力学性能，其使用寿命比Ｃｒ１２ＭｏＶ钢作钢板弹簧中心孔冲头的寿命分别提高７倍和９倍。

基于Isight复合材料板弹簧的结构优化设计

本文采用多学科参数优化软件Isight中的Catia、Abaqus组件集成Catia、Abaqus和Isight,构建了基于Isight的多学科参数优化设计平台,通过这一设计平台结合分析设计的思路进行优化设计,实现了对某型号汽车复合材料板弹簧的结构优化设计。研究表明:在以复合板弹簧结构体积最小的前提下,选取合适的设计变量可以显著改善板弹簧的受力状况,板弹簧刚度值可由初始设计出的刚度值900N/mm提高至1101.7N/mm,与本款板弹簧的设计要求刚度值1100±110N/mm相比,误差仅为0.005%,从而为复合材料板弹簧的轻量化设计提供设计依据,复合板弹簧的质量为钢板弹簧的1/5左右,整车减重约67%,起到较好的轻量化设计效果。

脉冲管制冷机中板弹簧的有限元分析

利用ANSYS有限元分析软件对外径为120 mm的板弹簧进行了应力和轴向刚度分析,得出了弹簧的厚度、涡旋角、涡旋槽个数以及涡旋槽宽度这些几何参数与其应力分布特性和轴向刚度性能的关系。首次提出了一个刚度应力比的概念,用刚度应力比值的大小来评价板弹簧性能的好坏,并将其作为板弹簧的设计依据。

汽车板弹簧卷耳的断裂研究

汽车板弹簧主要承受汽车自重和载重,起着重要的减震作用。某板弹簧在使用不久即在卷耳部分断裂。为了查明原因,通过力学性能检验、金相组织观察、成分检测等手段,对断口进行了分析。结果表明,汽车板弹簧卷耳断裂的主要原因是:钢中非金属杂质造成微裂纹,形成断裂源;热处理工艺不合理造成组织不均,硬度高的地方脆性增大;卷耳轴孔部位在安装过程中存在安装缺陷,产生附加应力。

一种玻璃纤维增强树脂基复合材料板弹簧的设计

根据某汽车钢板弹簧相关参数和分析结果,用有限元软件ANSYS设计优化了一种玻璃纤维增强树脂基复合材料(GFRP,俗称玻璃钢)板弹簧来代替原钢板弹簧,并对其动态特性及结构应力分布进行有限元分析。结果证明,该复合材料板弹簧应力更低,固有频率更高,不计吊耳时弹簧重量减轻了约75%。

汽车复合材料板弹簧单向层压板的性能研究

本文研究了复合材料板弹簧用层压板的基本力学性能、耐高低温性能和耐油性能。结果表明:复合材料层压板的性能满足板弹簧实际工况的要求。复合材料层压板的拉伸强度和弯曲强度分别为1120MPa和1329MPa,复合材料层压板的拉伸强度在-40℃环境下保留率为94.15%,70℃环境下保留率为98%。复合材料层压板的弯曲强度在机油、93#汽油和0#柴油中浸泡90天后的变化率分别为-3.25%、-2.99%和-2.05%。