几何参数对微型压缩机柔性板弹簧性能影响

周伟楠; 朱海峰; 陈雷; 丁磊; 刘少帅; 蒋珍华

doi:10.13433/j.cnki.1003-8728.20200217

几何参数对微型压缩机柔性板弹簧性能影响

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200217

周伟楠^1,,
朱海峰¹,
陈雷¹,
丁磊¹,
刘少帅¹,
蒋珍华^{1, 2, ,}

1.
中国科学院上海技术物理研究所，上海　200083
2.
中国科学院大学，北京　100049

基金项目: 国家自然科学基金项目（51806231）、航空科学基金项目(20172490002)及上海市自然科学基金项目（18ZR1445600）

详细信息

作者简介:
周伟楠（1992−），硕士，研究方向为柔性板弹簧性能研究，18852891132@163.com

通讯作者:
蒋珍华，副研究员，博士，jiangzhenhua@mail.sitp.ac.cn

中图分类号: TB6
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出版历程
- 收稿日期: 2019-11-29
- 网络出版日期: 2021-05-10
- 刊出日期: 2021-10-18

Influence of Different Geometry Parameters on Performance of Flexure Spring for Micro-compressor

1.
Shanghai Institute of Technical Physics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200083, China
2.
University of Chinese Academy of Science, Beijing 100049, China

摘要

摘要: 板弹簧技术是线性压缩机驱动的微型斯特林制冷机长寿命、高可靠运行的关键技术之一。本文中设计了3款不同形式的微型压缩机用柔性板弹簧，并基于有限元法展开了不同板簧厚度、涡旋槽宽度、涡旋臂数目这3个几何参数对板弹簧性能的影响分析，最后总结出几何参数对板弹簧性能影响规律。
- 微型压缩机 /
- 柔性板弹簧 /
- 有限元法 /
- 性能分析
Abstract: The flexure spring is one of the key technologies of the long life and high reliability of the Micro-miniature cryocooler. In this paper, three kinds of flexure spring for micro-compressors are designed via finite element method. The different thickness of the spring, width of the spiral groove and number of the spiral arms are simulated. The influence of the three geometric parameters on the performance of the flexure spring is analyzed.
- Micro-compressor /
- flexure spring /
- finite element method /
- performance analysis

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图 1 板簧有限元模型

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图 2 不同涡旋线2 mm行程下最大等效应力云图

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图 3 性能参数及评估参数与板簧厚度的关系

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图 4 性能参数及评估参数与板簧槽宽的关系

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图 5 性能参数及评估参数与悬臂数目的关系

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表 1 板弹簧的基本尺寸

	臂数	内径	外径	涡旋线内径	涡旋线外径
	3	3 mm	31.4 mm	5 mm	27 mm

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表 2 压缩机板弹簧性能参数

型线类型	轴向刚度/ （N·m⁻¹）	最大应力/ MPa	径轴向刚度比
阿基米德螺旋线	3210	360	5.016
圆渐开线	3283	355	18.513
圆渐开线偏心	3284	418	19.940

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表 3 柔性板弹簧的几何参数

参数	阿基米德型					圆渐开线型					偏心型圆渐开线
厚度/mm	0.3	0.4	0.5	0.6	0.7	0.3	0.4	0.5	0.6	0.7	0.3	0.4	0.5	0.6	0.7
槽宽/mm	0.55	0.65	0.75	0.85	0.95	0.58	0.68	0.78	0.88	0.98	0.35	0.4	0.45	0.5	0.55
悬臂数	2	3	4	5	–	2	3	4	5	–	2	3	4	5	–

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参考文献(10)

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