一种基于开槽螺母的变刚度弹簧装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于开槽螺母的变刚度弹簧装置，它包括外壳、底座、拨杆、球头销、拨杆固定螺钉、线性弹簧、长螺钉、螺杆、开槽螺母、推力轴承和固定螺母，所述的外壳和底座配合连接在一起，开槽螺母的端部通过推力轴承和固定螺母固定在外壳上，螺杆的一端穿设在开槽螺母上并在其内做直线移动，螺杆的另一端设有凸缘，该弹簧装置由于开槽螺母的槽型设计的自由性，使得该弹簧装置的特性曲线可以同时具有线性段与非线性段，并且线性段与非线性段的组合方式可根据设计者需求自行搭配。合方式可根据设计者需求自行搭配。合方式可根据设计者需求自行搭配。

【技术实现步骤摘要】
一种基于开槽螺母的变刚度弹簧装置


[0001]本技术涉及弹簧装置领域，具体是一种基于开槽螺母的变刚度弹簧装置。

技术介绍

[0002]弹簧是一种利用弹性来工作的机械零件，类型繁多，应用广泛。据化学工业出版社出版的第六版《机械设计手册》第3卷第12篇的表12
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1可查，常见的弹簧单体大致可分为圆柱螺旋弹簧、变径螺旋弹簧、扭杆弹簧、碟形弹簧、环形弹簧、压力弹簧管等十三类，但是这些弹簧中除了压力弹簧管之外无一能够达到特性曲线同时具有标准线性段和非线性段的要求，都是全直线段或全曲线段，并且压力弹簧管因结构特殊导致应用受限。
[0003]除了以上常见的弹簧单体，现有的专利技术中已有很多变刚度弹簧装置或可调刚度弹簧装置，这些专利技术使得弹簧的特性曲线变得更加丰富多样。例如申请公布号为CN112268090A的专利技术专利公开了一种变刚度空气弹簧及其刚度调控方法，该空气弹簧垂向刚度呈现非线性变化，通过改变内部气压与初始气压等参数可准确调节空气弹簧的刚度与高度，其特性曲线是全非线性；又例如申请公布号为CN102345701A的专利技术专利公开了一种刚度和阻尼可调的车用油气弹簧，可实现阻尼和刚度的调节，其特性曲线是全非线性。
[0004]因此，无论是常见的标准弹簧单体，还是以上述两项专利为代表的变刚度弹簧装置或可调刚度弹簧装置，其特性曲线大都无法或很难达到线性段与非线性段兼备的要求，故现有的弹簧或弹簧装置技术在某些需要特性曲线兼备线性段与非线性段的特殊工作场合中就难以适用。

技术实现思路
/>[0005]技术目的：本技术的目的是为了解决现有技术的不足，提供的一种基于开槽螺母的变刚度弹簧装置，该装置的特性曲线可以同时具有线性段与非线性段，并且线性段与非线性段的先后顺序可人为设定。
[0006]技术方案：为了实现以上目的，本技术所述的一种基于开槽螺母的变刚度弹簧装置，它包括外壳、底座、拨杆、球头销、拨杆固定螺钉、线性弹簧、长螺钉、螺杆、开槽螺母、推力轴承和固定螺母，所述的外壳和底座配合连接在一起，开槽螺母的端部通过推力轴承和固定螺母固定在外壳上，螺杆的一端穿设在开槽螺母上并在其内做直线移动，螺杆的另一端设有凸缘，长螺钉上的光杆部分穿过凸缘上的通孔后拧在底座上，长螺钉的端头卡在凸缘上，底座与线性弹簧的一端固定连接，线性弹簧的另一端与凸缘的底部相抵，对称设置的拨杆通过拨杆固定螺钉固定在底座上，两个拨杆上的球头销分别卡在开槽螺母外表面的槽内，每个拨杆底面有两个通孔，用于穿过拨杆固定螺钉与底座连接起来，拨杆顶端拧入了球头销，拨杆的作用是固定两个球头销并使两者在槽内同步滑动；
[0007]所述的槽为螺旋槽或直线槽或螺旋槽和直线槽的结合；
[0008]所述的螺杆端部设有的外螺纹与开槽螺母的内螺纹配合连接。
[0009]作为本技术的进一步优选，所述的外壳上的矩形凸块卡入底座上的矩形凹槽
内进行轴向移动，外壳和底座为间隙配合，外壳用于容纳开槽螺母、螺杆等零件，外壳的顶面有两个螺纹孔，用于通过螺纹与外界组件之一连接，底座用于容纳线性弹簧、拨杆等零件，底座的底面最外侧的两个螺纹孔，用于通过螺纹与另一外界组件连接。
[0010]作为本技术的进一步优选，所述的外壳外侧设有均布的矩形凸块与底座内表面设有的矩形凹槽匹配，矩形凹槽和矩形凸块的数量均为4个，且位置相对应。
[0011]作为本技术的进一步优选，所述的外壳和底座可以轴向相对滑动。
[0012]作为本技术的进一步优选，开槽螺母外表面两条相同的槽的间隔角度为180
°
，两条槽的槽型完全一样，两个拨杆的球头销各在一条槽内滑动。
[0013]作为本技术的进一步优选，所述的球头销的顶端有钢珠，可以全方向无阻力自由转动，钢珠用于在开槽螺母的槽内滚动。
[0014]作为本技术的进一步优选，所述的长螺钉上的光杆部分的外径尺寸小于螺杆的凸缘上的通孔内径尺寸，长螺钉的光杆部分可以在通孔中轴向自由滑动，长螺钉的端头作为限位。
[0015]作为本技术的进一步优选，套设在开槽螺母端部且用于对开槽螺母进行径向限位的推力轴承的数量为2。
[0016]作为本技术的进一步优选，两个推力轴承分别位于外壳和开槽螺母连接处的上下表面。
[0017]作为本技术的进一步优选，所述的固定在开槽螺母端部的推力轴承和开槽螺母为间隙配合。
[0018]开槽螺母是一个阶梯轴，内部有螺纹通孔，与螺杆的外螺纹匹配。阶梯轴直径较小的部分的端头有一小段螺纹，其余都是光杆，直径较大的部分外周是直线槽或螺旋槽或螺旋槽和直线槽的搭配组合，使用者可任意选择螺旋槽与直线槽的搭配组合方式。
[0019]线性弹簧的刚度为定值，是本装置的重要原件，装置在本弹簧的基础上实现变刚度，使用者可根据实际情况需要换用不同刚度的弹簧。线性弹簧一端使用ergo5800型氰基丙烯酸酯类万能胶粘接在底座上，当需要更换线性弹簧时，使用ergo9153型解胶剂滴在凝固的胶水上使胶水融化，即可将线性弹簧从底座上取下并更换新的线性弹簧，弹簧的上下都有平端面，下端面与底座固定连接，上端面与螺杆的底部方形凸缘相抵。弹簧不会与外围4个长螺钉发生干涉。
[0020]工作原理
[0021]以开槽螺母由下往上分别为直线槽、螺距逐渐减小的螺旋槽、另一段直线槽的三段式槽型为例进行说明。假设外壳固定，当底座产生轴向向上的位移后，线性弹簧会被底座压缩，对称布置的两个拨杆会同步向上运动，球头销会在槽内滑动，由于第一段是直线槽，所以开槽螺母不会旋转，故弹簧暂时仅被底座向内压缩，此阶段弹簧装置的特性曲线为线性。底座继续向内压缩，球头销进入螺旋槽段，由于两个球头销与开槽螺母的两条螺旋槽段组成的螺旋副不具备自锁条件，即螺旋线升角大于摩擦角。所以随着球头销的向上移动，开槽螺母会开始旋转，从而通过螺纹传动驱动内部的螺杆向下移动，螺杆受到长螺钉的周向限位，不会发生旋转，下降的螺杆也会压缩弹簧，此阶段线性弹簧既受到底座向上压缩，又受到螺杆凸缘底面向下压缩，所以此阶段弹簧装置的特性曲线是非线性曲线。底座继续向上移动，最后球头销进入另一直线槽段，与第一阶段类似，所以此阶段的弹簧装置特性曲线
又恢复为线性。
[0022]当弹簧装置卸载后，底座原路返回，球头销会随着底座的运动向下退回，经过直线槽段时开槽螺母不转动，经过螺旋槽段时因为不具备自锁条件，所以开槽螺母会反向旋转，驱动螺杆向上收回，从而释放部分弹簧压缩量，最后球头销滑动到最下方的直线槽段底端，装置恢复原状。
[0023]有益效果：本技术所述的一种基于开槽螺母的变刚度弹簧装置，与现有技术相比，具有以下优点：
[0024](1)当拨杆在螺旋槽内运动不发生自锁的前提下，其内置线性弹簧选型的自由性、螺旋槽的形状设计自由性允许弹簧装置的特性曲线可人为控制，其中线性弹簧的选型可以控制特性曲线线性段的斜率，螺旋槽的形状设计可以控制非线性段的形状；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于开槽螺母的变刚度弹簧装置，其特征在于：它包括外壳(1)、底座(2)、拨杆(3)、球头销(4)、拨杆固定螺钉(5)、线性弹簧(6)、长螺钉(7)、螺杆(8)、开槽螺母(9)、推力轴承(10)和固定螺母(11)，所述的外壳(1)和底座(2)配合连接在一起，开槽螺母(9)的端部通过推力轴承(10)和固定螺母(11)固定在外壳(1)上，螺杆(8)的一端穿设在开槽螺母(9)上并在其内做直线移动，螺杆(8)的另一端设有凸缘(81)，长螺钉(7)上的光杆部分(72)穿过凸缘(81)上的通孔后拧在底座(2)上，长螺钉(7)的端头(71)卡在凸缘(81)上，底座(2)与线性弹簧(6)的一端固定连接，线性弹簧(6)的另一端与凸缘(81)的底部相抵，对称设置的拨杆(3)通过拨杆固定螺钉(5)固定在底座(2)上，两个拨杆(3)上的球头销(4)分别卡在开槽螺母(9)外表面的槽(91)内；所述的槽(91)为螺旋槽或直线槽或螺旋槽和直线槽的结合；所述的螺杆(8)端部设有的外螺纹与开槽螺母(9)的内螺纹配合连接。2.根据权利要求1所述的一种基于开槽螺母的变刚度弹簧装置，其特征在于：所述的外壳(1)上的矩形凸块卡入底座(2)上的矩形凹槽内进行轴向移动。3.根据权利要求2所述的一种基于开槽螺母的变刚度弹簧...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩飞，顾斌，
申请(专利权)人：北方工业大学，
类型：新型
国别省市：