[发明专利]微型振荡器的减振弹簧片结构及设计方法

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种结构及其设计方法，特别涉及一种微型振荡器的减振弹簧片结构及其设计方法。 

背景技术

微型振荡器对工作环境要求比较苛刻，单纯放在电柜里，在外界激励下易发生强烈振动，影响振荡器的正常工作。传统的弹簧片结构由两段直线段通过圆弧过渡而成，由图1和图2所示，在微型振荡器应用时固有频率较高，弹簧片结构刚度过强，在高频信号激励下易发生共振。传统的弹簧片设定结构方法一般是参照同类产品通过估算、经验类比甚至做实验的办法定义出其基本结构，通过计算或试验的方法来检查各性能是否满足设计指标要求。这种反复设计—样品试制—测试—改进设计—再试制的人工试凑与类比的设计思路缺乏理论分析和计算结果的指导，使得设计过程不仅需要花费较多的时间和成本，而且取得的设计离“最优”仍有很大的距离。 

发明内容

本发明的目的是为了克服现有微型振荡器中用的减振弹簧片结构缺点，提供一种使振荡器工作时不与周围的高频激励沿垂直工作面方向产生共振，又要确保它能在工作面内稳定工作，能满足刚度要求的减振弹簧片及其设计方法。 

为实现上述目的，一种微型振荡器的减振弹簧片，其特点是，该减振弹簧片由一直线段和圆弧段构成，其截面为矩形等截面，所述减振弹簧片结构参数直线段长度l为7～9mm，圆弧段弧度R为165～170 ，圆弧段的圆弧半径r为7～8mm，减振弹簧片摆放倾角a为36～37。 

微型振荡器的减振弹簧片最佳形状结构参数为：直线段长度l为8mm，圆弧段弧度R为168.7，圆弧段半径r为7.8mm和减振弹簧片摆放倾角a为36.87。 

一种微型振荡器的减振弹簧片的设计方法，其特点是方法包括以下步骤：（1）设定结构 

将原有构成弹簧片的两直线段中的上部直线段设计为圆弧段，其结构形状主要由圆弧段弧度R、圆弧段半径r决定；下部直线段不变；

（2）建模

根据弹簧片的结构特点，用beam梁单元来进行有限元建模计算；

（3）结构参数化及灵敏度分析

充分构造弹簧片可能的变形形状，将构建好的形状利用morph技术分别进行参数化；然后对个变量进行灵敏度分析，从中找出对弹簧片刚度影响显著的若干形状变量，经分析，改变弹簧片圆弧部分的半径、弧度及直线部分与水平方向的倾角及长度对弹簧片的刚度影响较大，因此定义这四个参数作为优化设计变量； 

（4）优化数学模型

优化设计的数学模型可以表述为：

Minimize:     

subject to： d_max<3mm

design variable  : x₁  x₂、x₃、x₄、x₅

式中：——弹簧片的刚度，d_max——加载点在Y方向上的最大位移，x₁为圆弧段半径形状变量，  x₂为圆弧段弧度形状变量，x₃为减振弹簧片摆放倾角形状变量，x₄为直线段长度变量，x₅为直线段、圆弧段半径、圆弧段弧度、减振弹簧片摆放倾角的叠加形状变量的综合形状变量；

（5）优化结果及分析

利用CAE软件optistruct进行形状优化，通过形状优化得到最佳形状结构：长度l₀=8mm弧度R₀ =168.7半径r₀=7.8mm和倾角a₀=36.87。 

本发明专利的有益效果是：