【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及減振隔振及汽車零部件，具體涉及一種基于纖維復合材料周期結構構件陣列的壓縮彈簧及其應用。
技術介紹
1、目前市面上常見的減振隔振彈簧如圖1所示，這種金屬螺旋壓縮彈簧雖然有很多優點，但是也存在一些缺點，例如重量大、易被水和氧氣腐蝕等。此外該壓縮彈簧在長期使用過程中會經歷循環加載、卸載，金屬材料中的微觀缺陷會逐漸擴大最終形成裂紋，進而引起疲勞失效。
2、為此有人嘗試用復合材料代替原來的金屬材料，利用金屬模具并結合纏繞的方式制造復合材料螺旋壓縮彈簧，但是該方案存在以下問題：①金屬模具加工復雜、成本較高；②在纏繞過程中纏繞角度難以控制，容易出現扭曲和褶皺等問題，成型質量無法保證；③在相同結構尺寸下，復合材料螺旋壓縮彈簧的剛度必然小于金屬螺旋壓縮彈簧的剛度。這是因為螺旋壓縮彈簧在承壓受力時簧絲主要承受扭轉載荷，而螺旋壓縮彈簧的剛度(剛度計算公式如下)與材料的剪切模量g正相關。
3、
4、以t700級別碳纖維復合材料為例，其剪切模量為5000mpa左右，金屬材料的剪切模量為79000mpa左右，復合材料與金屬材料的剪切模量相差10倍以上。因此現有復合材料螺旋壓縮彈簧的性能遠低于金屬螺旋壓縮彈簧。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于克服現有金屬及復合材料螺旋壓縮彈簧普遍存在的上述問題，提供一種基于纖維復合材料周期結構構件陣列的壓縮彈簧。通過引入低密度、高阻尼特性的玻璃纖維、碳纖維等纖維復合材料，不僅實現了彈簧的輕量化，而且有效解決了彈簧生產工藝
2、一種壓縮彈簧，包括上蓋2、周期結構構件4、下蓋5，所述周期結構構件4的上下兩端分別與上蓋2、下蓋5固定連接，并承受彎曲載荷。
3、具體的，所述周期結構構件4由玻璃纖維復合材料、碳纖維復合材料等沿著纖維長度方向及壓縮彈簧長度方向正反彎折而成。
4、具體的，每一個周期結構構件4均由至少一組重復排列的周期單元組成。當周期單元的數量為2組及以上時，不同周期單元循環交替布置。
5、具體的，所述周期結構構件4的數量不低于2個，并且分散布置在上蓋2與下蓋5之間。
6、更具體的，所述周期結構構件4的數量為2-16個，這些周期結構構件4的排列方式包括圓形或圓形陣列、矩形或矩形陣列(多行多列)、三角形或三角形陣列等。
7、具體的，所述上蓋2、下蓋5均為金屬材質并且形狀相同，具體為矩形、圓環形、圓形或三角形等。
8、具體的，所述周期結構構件4與上蓋2、下蓋5之間的連接固定方式選自膠接、焊接、螺栓連接中的至少一種，優選為螺栓連接。
9、更具體的，在周期結構構件4的上下兩端均設置有通孔，在上蓋2、下蓋5上設置有配套的定位槽，在定位槽中設置有連接孔。裝配時將周期結構構件4的兩端對準定位槽，然后將螺栓穿過連接孔、通孔后用螺母鎖緊，由此將周期結構構件4與上蓋2、下蓋5固定在一起。
10、更具體的，在周期結構構件4的兩端均預埋有工字型金屬襯套，所述通孔位于金屬襯套中。金屬襯套的工字形結構可保證其與纖維復合材料制成的周期結構構件可靠連接，避免二次加工通孔對一體成型的周期結構構件力學性能的影響。
11、本專利技術提供的上述壓縮彈簧可以等效替代現有的金屬螺旋彈簧，例如汽車懸架彈簧、離合器中的控制彈簧、軌道列車中的緩沖彈簧以及聯軸器中的吸振彈簧。
12、與現有同類產品相比，本專利技術的優點主要體現在以下幾個方面：(1)采用低密度和高阻尼特性的纖維復合材料制作壓縮彈簧的核心零部件——周期結構構件，不僅實現了彈簧的輕量化，而且提高了彈簧的性能和使用壽命；(2)纖維復合材料以平鋪+反復正反彎折的方式形成周期結構構件，確保了壓縮彈簧的剛度與復合材料纖維方向的模量正相關，從而能夠承受較大的彎曲載荷；(3)采用模具+熱壓罐的成型工藝制備周期結構構件，使得模具結構和制備工藝都較為簡便，有效解決了當前螺旋壓縮彈簧普遍存在的制備工藝復雜和成本高等問題；(4)本專利技術所述壓縮彈簧中的若干個周期結構構件按照一定的方式進行排列，其中對稱的陣列排列方式大大提高了壓縮彈簧的穩定性，避免出現側傾和失穩等問題。
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1.一種基于纖維復合材料周期結構構件的壓縮彈簧，其特征在于：該壓縮彈簧包括上蓋(2)、周期結構構件(4)、下蓋(5)，所述周期結構構件(4)的兩端分別與上蓋(2)、下蓋(5)固定連接，所述周期結構構件(4)由玻璃纖維復合材料、碳纖維復合材料沿著纖維長度方向及壓縮彈簧長度方向正反彎折而成。
2.如權利要求1所述的壓縮彈簧，其特征在于：每一個周期結構構件(4)均由至少一組重復排列的周期單元組成。
3.如權利要求2所述的壓縮彈簧，其特征在于：周期單元的數量≥2組，不同類型的周期單元循環交替排列。
4.如權利要求1所述的壓縮彈簧，其特征在于：所述周期結構構件(4)的數量不低于2個，并且分散布置在上蓋(2)與下蓋(5)之間。
5.如權利要求4所述的壓縮彈簧，其特征在于：所述周期結構構件(4)的數量為2-16個，并且其排列方式包括圓形或圓形陣列、矩形或矩形陣列、三角形或三角形陣列。
6.如權利要求1所述的壓縮彈簧，其特征在于：所述上蓋(2)、下蓋(5)均為金屬材質，并且其形狀包括矩形、圓環形、圓形、三角形。
7.如權利要
8.如權利要求7所述的壓縮彈簧，其特征在于：在周期結構構件(4)的上下兩端均設置有通孔，在上蓋(2)、下蓋(5)上設置有配套的定位槽，在定位槽中設置有連接孔，周期結構構件(4)的兩端對準定位槽，螺栓穿過連接孔、通孔后與螺母連接固定，由此將周期結構構件(4)與上蓋(2)、下蓋(5)固定在一起。
9.如權利要求8所述的壓縮彈簧，其特征在于：在周期結構構件(4)的兩端均預埋有工字型金屬襯套，所述通孔位于金屬襯套中。
10.權利要求1-9任意一項所述基于纖維復合材料周期結構構件的壓縮彈簧在汽車懸架、離合器、軌道列車、聯軸器中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種基于纖維復合材料周期結構構件的壓縮彈簧，其特征在于：該壓縮彈簧包括上蓋(2)、周期結構構件(4)、下蓋(5)，所述周期結構構件(4)的兩端分別與上蓋(2)、下蓋(5)固定連接，所述周期結構構件(4)由玻璃纖維復合材料、碳纖維復合材料沿著纖維長度方向及壓縮彈簧長度方向正反彎折而成。
2.如權利要求1所述的壓縮彈簧，其特征在于：每一個周期結構構件(4)均由至少一組重復排列的周期單元組成。
3.如權利要求2所述的壓縮彈簧，其特征在于：周期單元的數量≥2組，不同類型的周期單元循環交替排列。
4.如權利要求1所述的壓縮彈簧，其特征在于：所述周期結構構件(4)的數量不低于2個，并且分散布置在上蓋(2)與下蓋(5)之間。
5.如權利要求4所述的壓縮彈簧，其特征在于：所述周期結構構件(4)的數量為2-16個，并且其排列方式包括圓形或圓形陣列、矩形或矩形陣列、三角形或三角形陣列。
6.如...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張錦光，付凱，文湘隆，丁國平，宋春生，胡業發，吳華春，
申請(專利權)人：武漢理工大學，
類型：發明
國別省市：
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