[發明專利]旋轉掛簧擺臂軸的抗磨損分析方法

有效

• 申請號: 201810444423.0
• 申請日: 2018-05-10
• 公開（公告）號: CN108595890B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 袁曉光
• 申請（專利權）人: 瑞熙恩電氣（珠海）有限公司
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/23;G06F111/10;G06F119/14
• 代理公司: 珠海智專專利商標代理有限公司 44262
• 代理人: 林永協

1.旋轉掛簧擺臂軸的抗磨損分析方法，其特征在于：

所述抗磨損分析方法適用于旋轉掛簧機構，所述旋轉掛簧機構包括可繞中心旋轉的彈簧擺臂、設置在所述彈簧擺臂的遠離所述中心的一端的擺臂軸、與所述擺臂軸可轉動地連接的彈簧拉片、固定設置的彈簧掛軸以及連接在所述彈簧拉片和所述彈簧掛軸之間的彈簧；所述擺臂軸通過軸承與所述彈簧拉片接觸，且所述擺臂軸與所述軸承相鄰的周向面為磨損區域；

所述抗磨損分析方法包括以下步驟：

步驟一：確定磨損基本方程

所述磨損區域的磨損體積公式為

其中，Q為磨損體積，N為法向荷載，H為材料硬度；

步驟二：分析磨損區域受力特性

隨著擺臂軸的運動，彈簧掛軸與擺臂軸之間的距離L為

其中，L₀為彈簧掛軸與彈簧擺臂中心之間的距離，d為擺臂軸到彈簧擺臂中心之間的距離，θ為擺臂軸與彈簧擺臂中心的連線相對于彈簧掛軸與彈簧擺臂中心的連線在彈簧擺臂轉動方向上的旋轉角度；

由此確定彈簧伸長量Δ為：

Δ＝L-(L₀-d) (3)；

根據牛頓第二定律，軸承在彈簧方向上的平衡方程為：

N′-F＝ma (4)；

其中，N′為擺臂軸對軸承的作用力，F為彈簧對軸承的作用力，m為軸承質量，a為軸承加速度，ma為軸承慣性項；彈簧對軸承的作用力F為

F＝KΔ (5)；

式中K為彈簧的彈性系數；

由于軸承對擺臂軸的作用力即擺臂軸的法向荷載N與擺臂軸對軸承的作用力N′為相互作用力，由此得到軸承對擺臂軸的作用力N為：

N＝ma+KΔ (6)；

其中，由于軸承質量m較小，忽略軸承慣性項ma；

步驟三：分析扭矩

彈簧力F對彈簧擺臂的中心的扭矩定義為

M＝(dsinθ)×F (7)；

把式(5)代入式(7)，即得

M＝(dsinθ)×KΔ (8)；

步驟四：確定設計參數

經過以上分析步驟，確定設計參數為擺臂軸到彈簧擺臂中心之間的距離d和彈簧剛度K，得到以下兩個函數：

N(K，d)＝KΔ (9)；

M(K，d)＝(d sinθ)×KΔ (10)；

令預設彈簧剛度為K₀，預設彈簧掛軸與彈簧擺臂中心之間的距離為d₀，則對于轉動過程中的任一角度θ，在預設彈簧剛度K₀、預設彈簧掛軸與彈簧擺臂中心之間的距離d₀的情況下，彈簧伸長量為Δ₀；在彈簧剛度K、彈簧掛軸與彈簧擺臂中心的距離為d的情況下，彈簧伸長量為Δ，根據式(9)和式(10)得到兩個無量綱函數：

其中，

根據式(1)以及根據機構設計要求，彈簧力對彈簧擺臂的中心的扭矩至少需要達到預設值，由式(11)和式(12)進行抗磨損設計的目標是：當0≤θ≤2π時，

2.根據權利要求1所述的旋轉掛簧擺臂軸的抗磨損分析方法，其特征在于：

在步驟一之前，還包括以下步驟：通過模擬軟件進行有限元分析，或根據實際使用情況，確定磨損區域。

3.根據權利要求1所述的旋轉掛簧擺臂軸的抗磨損分析方法，其特征在于：

在步驟四之后，計算K_ratio和d取點值或連續變化時，N/N₀和M/M₀的數值，從而得到有效設計值。

4.根據權利要求1至3任一項所述的旋轉掛簧擺臂軸的抗磨損分析方法，其特征在于：

所述軸承為滾針軸承。

5.根據權利要求1至3任一項所述的旋轉掛簧擺臂軸的抗磨損分析方法，其特征在于：

所述旋轉掛簧機構還包括儲能軸和齒輪，所述儲能軸在所述中心與所述彈簧擺臂周向聯動連接，所述齒輪與所述儲能軸連接。