微型斯特林制冷机用柔性板弹簧性能分析

基于有限元方法,分别对压缩机和膨胀机用柔性板弹簧进行理论分析,明确了最优网格单元数量和加载边界条件对设计准确度的影响。实验测试的板弹簧刚度与理论分析结果平均误差小于0.5%,而自振频率与理论分析结果平均误差小于2%。同时,分析了制冷机常用的3种不同型线类型的板弹簧,偏心型圆渐开线板弹簧不仅具有较大的径轴向刚度比且可靠性更高,圆渐开线型更利于线性压缩机在较高的频率下工作。综合考虑下,选用偏心型板弹簧作为微型制冷机用板弹簧。     

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.     

机械制冷机涡旋柔性弹簧的结构参数研究

基于有限元计算研究了涡旋柔性弹簧的结构参数对弹簧的应力分布和刚度的影响,对于机械制冷机柔性弹簧的间隙密封设计,指出了径向刚度在不同径向力角度和偏心距下的变化规律。对阿基米德螺线的刚度进行了理论分析,得到了轴向刚度公式,提出用刚度应力系数来评价弹簧性能。最后将理论应用于有限元模拟中,在相同的轴向刚度下,对比五种涡旋型线,阿基米德螺线的最大应力最小,适用于长寿命机械制冷机的柔性弹簧设计。     

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.     

线性压缩机圆柱臂盘簧的设计及性能研究

弹簧组是线性压缩机的关键部件。为了优化线性压缩机的弹簧组,减小弹簧组的体积和重量,提高线性压缩机的工作效率,设计了一种易于加工的、大刚度的多线型圆柱臂盘簧。采用ANSYS有限元分析软件对圆柱臂盘簧进行刚度计算和模态分析,研究了圆柱臂盘簧中心线的基圆半径、盘簧线径、盘簧轴向高度等主要结构参数对其刚度和应力的影响。结果表明：随着基圆半径的增大,圆柱臂盘簧的轴向刚度、最大应力逐渐减小,径向刚度变化曲线近似为开口向上的二次函数曲线;随着线径的增大,圆柱臂盘簧的轴向刚度和径向刚度加速增大,最大应力基本呈线性增大。在设计圆柱臂盘簧时,将基圆半径设定在15~19 mm,有利于提高盘簧的性能;若线径为4~6 mm,应优先选择0 mm的轴向高度;若线径为6~8 mm,则优先选择10 mm的轴向高度。研究结果对提升线性压缩机的弹簧支撑技术具有重要的参考价值。     

UG软件在真空泵涡旋盘建模与仿真中的应用

涡旋真空泵型线主要有圆渐开线、线段渐开线、正多边形渐开线、螺旋线、包络型线以及通用集成型线等.由于圆渐开线理论成熟且易于加工,一般用圆渐开线作为涡旋齿壁型线.但单一型线涡旋齿难以实现完全啮合,需对涡旋机械性能影响较大的涡旋齿齿头型线进行修正,以确保涡旋型线光滑连续,从而实现涡旋齿的正确啮合.介绍了基于圆渐开线参数方程和刘振全教授的图解修正法,通过UG软件平台对涡旋真空泵零部件进行参数化建模仿真,为涡旋真空泵涡旋盘的设计和生产提供有效方案.     

斯特林制冷机渐开线型中涡旋柔性弹簧强度研究

建立渐开线型涡旋柔性弹簧的力学模型,在此基础上采用有限元法建立弹簧的强度仿真模型,以位移方式加载模拟,研究弹簧在实际工况下的变形与受力状况,确定弹簧的强度分布与极限。研究表明涡旋柔性弹簧最大应力发生在涡旋臂根部,选取合适的型线结构以及弹簧材料,可以使得弹簧满足工作强度要求。最后,采用弹簧工作状态下应变实验对仿真模型结果进行验证,二者结果具有一致性。结果表明,建立的涡旋柔性弹簧有限元模型准确,研究方法有效,结果可信。     

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.     

贝塞尔曲线在涡旋型线齿端加强中的应用

针对涡旋压缩机涡旋型线齿端部分壁厚较小,强度较低的问题提出了一种新的型线加强方法,替代了传统的圆渐开线与直线和多段圆弧相连的齿端形式,对齿端圆弧部分和圆渐开线啮合部分的平滑过渡条件C_0、C_1、C_2连续进行了分析,采用一条贝塞尔曲线连接圆渐开线与圆弧的新型齿端加强方法,此方法有效地改善了涡旋线齿端强度较低的问题,提高了涡旋压缩机的可靠性。     

变基圆半径涡旋膨胀机型线参数的优化选取

涡旋型线在涡旋膨胀机的优化设计中发挥着重要作用。目前对变基圆半径涡旋型线的研究大多集中于几何、数学模型的建立和推导，缺乏对型线参数选取的深入研究。为了弥补上述不足，采用粒子群算法对变基圆半径涡旋型线的参数进行优化选取。首先，建立了变基圆半径涡旋型线的啮合盘径和变基圆半径涡旋膨胀机膨胀比的数学模型；其次，分析了基圆变化系数对变基圆半径涡旋膨胀机性能的影响；最后，对变基圆半径涡旋型线的参数进行了单目标和多目标优化。优化后得到在啮合盘径和膨胀比各自取得极值时基圆半径和基圆变化系数的取值，以及以啮合盘径和膨胀比为共同优化目标时基圆半径和基圆变化系数的非劣解集。研究结果可为涡旋膨胀机的型线设计提供参考。     

ZnO纳米弹簧的横向与轴向刚度分析

分析了ZnO纳米碳管弹簧在横向、轴向载荷作用下的变形,给出了ZnO纳米碳管弹簧的横向刚度Kr与轴向刚度K1的表达式,为验证Kr、K1公式的有效性,还将一ZnO纳米弹簧Kr、K1的理论解和相应的实验结果、有限元结果进行了比较,结果发现,理论解和实验结果、有限元结果均较为接近。ZnO纳米弹簧的横向刚度与轴向刚度表达式对人们进一步研究碳管纳米弹簧的力学特性具有重要的参考价值。     

结构参数对费马型线柔性弹簧性能的影响分析

基于一种费马曲线的柔性弹簧,设计出不同略角、厚度、弹簧臂数和槽首尾封闭方式的多种柔性弹簧.利用ANSYS软件对多种几何参数的费马型线柔性弹簧进行了有限元分析,通过分析不同参数的费马型线柔性弹簧的最大应力值和径、轴向刚度的变化特性,总结了略角、厚度等结构参数对费马曲线柔性弹簧性能的影响规律;通过改变槽首尾端封闭方式实现了...     

基于阿基米德螺线的两臂柔性板弹簧的性能分析及比较

柔性板弹簧作为小型斯特林制冷机动子系统中支撑活塞的关键性部件,对提高制冷机的寿命和性能起到了十分关键的作用。基于阿基米德螺线,设计了一款应用于低温冰箱的自由活塞斯特林制冷机柔性板弹簧。通过改变曲线略角θ、基元半径R以及螺距V,使弹簧提供的机械刚度满足斯特林制冷机的需求,并使其最大应力降低至疲劳极限的70%。利用ANSYS软件将阿基米德螺线、费马型线和Sunpower型线进行有限元分析,并引入新的无量纲参数评价性能,发现在满足刚度需求的情况下,阿基米德螺线弹簧的最大应力最小且动态径向刚度稳定性高。     

斯特林制冷机中膜片弹簧的有限元分析

通过利用ＡＮＳＹＳ有限元分析软件和实验测定，对长寿命斯特林制冷机柔性支承膜片膜弹力学特性做了分析。通过对其应力集中，固有频率，轴向和径向静态，动态刚度等方面的研究，对膜片弹簧的线型进行优化，以适应制冷机航天工作的需要。     

柔性板弹簧的制作与疲劳分析

国内对低温制冷机用柔性板弹簧的性能研究还没有形成完善的分析方法,诸多文献只是从柔性板弹簧的应力极限和刚度两个方面进行分析,因此从多方面进一步完善对柔性板弹簧的性能研究就显得十分有价值。对Sunpower弹簧的疲劳寿命进行了理论估算,并用ANSYS软件模拟了板弹簧的损伤云图和安全系数云图,分析出疲劳破坏位置,同时分析了各种加工工艺的优缺点,选用化学蚀刻技术加工板弹簧,并利用TSL系列拉压试验机对其刚度进行了测试,结果表明柔性板弹簧的刚度和弹簧材料的硬度并无关系。     

碳管纳米弹簧的横向与轴向刚度分析

分析了碳管纳米弹簧在横向、轴向载荷作用下的变形,给出了碳管纳米弹簧的横向刚度Kr与轴向刚度Kl的表达式.为验证Kr、Kl公式的有效性,还将-碳管纳米弹簧Kr、Kl的理论解和相应的试验结果、有限元结果进行了比较.结果发现,理论解和试验结果、有限元结果均较为接近.本文碳管纳米弹簧的横向刚度与轴向刚度表达式对人们进一步研究碳管纳米弹簧的力学特性具有重要的参考价值.     

一种等齿顶宽的螺杆真空泵单头变螺距转子型线

一种适用于无油螺杆真空泵的单头变螺距螺杆转子新型线,其端面型线依次由齿根圆、摆线、齿顶圆和渐开线线顺序相接组成;该型线的主要特征是:当端面型线沿轴向作变螺距螺旋展开过程中,转子螺旋导程由排气端向吸气端逐渐增大,同时其渐开线的发生圆半径则逐渐变小,使转子齿形面的齿顶宽可以保持不变,因此能够增大吸气端的吸气容积,降低排气端的气体返流泄漏,从而提高泵的抽速和极限真空度.文章中给出了端面型线的极坐标方程、轴向展开方程和渐开线发生圆半径的计算方程,可供设计人员参考借鉴。     

基于UG的渐开线型涡旋盘参数化建模设计

以渐开线型涡旋盘为例,研究其涡旋型线方程,利用UG参数化特征建模技术,将其转换为表达式方程,对基圆渐开线型涡旋盘进行三维造型。通过各参数之间的关联和约束,实现整体参数的自动更新,为渐开线型涡旋盘的参数化建模提供模型,为复杂曲线的设计和建模提供指导和借鉴,从而提高产品设计的效率,降低设计人员的劳动强度。     

直线压缩机盘簧理论与试验研究EI北大核心CSCD

谐振系统是实现直线压缩机往复运行的关键部件,而用于斯特林制冷机的板弹簧,轴向刚度低、成本高,并且在大振幅运行时易发生疲劳断裂,不适用于大制冷量的民用制冷领域。针对以上问题,设计了一款圆柱臂螺旋盘簧(以下简称盘簧),并基于能量守恒法和莫尔积分法分别建立了盘簧的轴向和径向刚度理论模型,并通过试验验证了理论模型的误差小于6.88%;对装配有盘簧的动磁式直线压缩机进行测试,结果表明,在压缩机动态运行中,所设计盘簧能够保持轴向刚度的恒定,并在一定程度上对活塞起到径向支撑作用,使活塞与气缸之间的阻尼比为0.104 7。最后,对具有相同外径的板弹簧和盘簧进行了相比,得到盘簧的固有频率是板弹簧的1.56倍,最大等效应力可降低41.2%。在达到相同疲劳寿命时,盘簧允许的最大振幅是板弹簧的1.53倍,验证了盘簧在直线压缩机上的应用是可行的。     

基于疲劳累积损伤的板弹簧疲劳寿命预测与实验研究

在斯特林发动机板弹簧理论研究模型基础上,建立疲劳强度有限元模型,以位移方式加载模拟其工作过程,研究板弹簧在实际工况下的变形与应力状况,并采用Gerber模型计算板弹簧疲劳强度。然后,基于板弹簧工作疲劳载荷谱,利用疲劳累积损伤理论,建立弹簧疲劳寿命预测模型。研究表明板弹簧疲劳失效发生在涡旋臂根部,选取合适的型线结构以及弹簧材料,可以使得弹簧满足疲劳强度和工作寿命要求。最后,搭建板弹簧疲劳寿命实验台对疲劳寿命仿真预测模型结果进行验证。结果表明,建立的板弹簧疲劳寿命预测模型准确,研究方法有效,结果可信。