为提高柔性板弹簧在直线振荡电机运行中的工作效率及其可靠性,设计一种偏心量渐开线柔性板弹簧,并对该板弹簧的径、轴向刚度,疲劳强度,固有频率进行研究。结合腰鼓型变刚度螺旋弹簧的刚度分析模型,建立板弹簧的刚度分析模型,推导出板弹簧的刚度在一定范围内近似为常数;采用有限元软件对不同偏心量、厚度、渐开线终止角和相位差的板弹簧刚度进行分析并得到板弹簧的优化方案;对优化方案的板弹簧的刚度、疲劳强度和固有频率进行分析并进行相关实验验证。结果表明板弹簧的刚度仿真结果和实验数据基本一致,刚度在一定范围内近似为常数;板弹簧的刚度受厚度影响最大,受偏心量影响最小,结构优化后的刚度得到有效提高;整个板弹簧设计过程符合板弹簧性能设计要求,可较好地表征板弹簧性能特性。

柔性板弹簧对于自由活塞斯特林热泵的间隙密封及其可靠性具有重要作用。在三槽偏心型渐开线柔性板弹簧设计过程中,偏心量为一重要影响因素。通过建立数学模型,得到了偏心型柔性板弹簧设计过程中偏心量的取值范围;通过有限元软件分析,得到了不同偏心量下偏心型柔性板弹簧径向和轴向刚度的变化规律;针对不同偏心量下柔性板弹簧的轴向刚度进行了实验测试,将实验结果与有限元分析结果进行对比,实验值与有限元分析结果能够较好的吻合。该研究为之后偏心型柔性板弹簧的设计提供了参考依据。