本发明是一种定心支片及具有该定心支片的扬声器,属于电声技术领域。
背景技术:
现有扬声器包括:辅助系统、磁路系统和振动系统,磁路系统设置有磁间隙,振动系统包括振膜、与振膜结合在一起的定心支片及音圈,音圈设置于磁间隙内,设置于磁间隙内的音圈内的电流变化使音圈受磁场力作用产生振动,带动振膜振动发声。定心支片是扬声器的基本构件之一,它的作用主要是确保音圈在磁间隙中的正确位置,保持音圈在受力时,振动系统只沿轴向往复运动和提供振动系统作往复运动时的弹力,与振动系统的振膜音圈共同确定扬声器的谐振频率。
超线性微型扬声器能极大的提高空间利用率,提高发声器件的振动幅度。因此其音质,特别是低频音质能得到较大提高。所以超线性微型扬声器需要利用定心支片来代替传统的引线来导通电路,并起到增大振幅和抑制球顶偏振的效果。但定心支片在做可靠性耐久试验时,其内部的压延铜很容易发生金属高周疲劳断裂失效问题。
现有技术中定心支片的形状可根据需要设计成多种形状,如图4-图8列举了几种常见定心支片的形状。
定心支片包括位于最外侧的第一固定部、位于中部位置的第二固定部以及连接所述第一固定部与第二固定部的连接悬臂,第一固定部与辅助系统固定连接,第二固定部与音圈连接,音圈通过定心支片的导电层与外部电路电连接,第一固定部与第二固定部通过连接悬臂连接一体设置,连接悬臂包括根部和悬臂本体,根部设置在悬臂本体的两端。
现有定心支片由绝缘基材层和导电层构成,定心支片连接悬臂的根部和悬臂本体连接处采用简单折弯过渡,在根部内侧存在较大的切应力,导致根部的折弯处应力过大,长期振动后会从根部内侧产生裂纹直至疲劳断裂,定心支片内部铜层断裂,丧失其导电及支撑性能。
目前,为解决应力过大以致定心支片导电层断裂问题,如专利号“201720877164.1”的专利,在导电层的根部和悬臂本体连接处圆弧的内侧开设有半圆形的缺口,圆弧形的根部产生弹性形变时,并在根部的圆弧内侧产生应力集中,因该处的导电层设有避让缺口,应力集中在该处的绝缘基材层上,避免了应力集中在导电层上,从而避免此处的导电层在应力作用下产生裂纹。
技术实现要素:
本发明要解决的技术问题是针对以上不足,提供一种定心支片及具有该定心支片的扬声器,实现以下发明目的:
解决因根部和悬臂的采用简单折弯过渡导致根部的折弯处应力过大,长期振动后会从根部内侧产生裂纹直至疲劳断裂的问题,分散集中的应力,降低根部达到的最大应力,提高定心支片的抗疲劳性能。
为解决以上技术问题,本发明采用以下技术方案:
一种定心支片,包括固定部和连接悬臂,所述固定部包括第一固定部和第二固定部,第一固定部与第二固定部通过所述连接悬臂连接,连接悬臂包括根部和悬臂本体,根部位于悬臂本体的两端,包括第一根部和第二根部,悬臂本体通过第一根部与第一固定部连接,悬臂本体通过第二根部与第二固定部连接,所述根部的截面包括至少两个连接段,每个所述连接段包括两条相对设置的内弧形线和外弧形线,靠近并连接所述固定部的连接段的内弧形线和外弧线线的法向相反设置。
进一步的,靠近并连接固定部的所述连接段的内弧形线和外弧形线之间的间距沿根部截止处向根部起始处延伸的方向逐渐变窄。
进一步的,所述第二根部的截面包括两个连接段,分别为第四连接段和第五连接段,第五连接段的两端分别连接悬臂本体和第四连接段的一端,第四连接段的另一端靠近并连接第二固定部;
所述第四连接段的外弧形线的曲率半径小于其内弧形线的曲率半径。
进一步的,所述第五连接段的内弧形线与第四连接段的内弧形线相连接,两者法向相反其连接处相切过渡;
所述第五连接段的外弧形线与第四连接段的外弧形线相连接,且法向不变。
进一步的,所述第五连接段的内弧形线与第四连接段的内弧形线连接处的切角为110°-130°。
进一步的,所述第五连接段为扇环形,第五连接段扇环形的曲率半径小于第四连接段的内弧形线的曲率半径。
进一步的,所述第一根部的截面包括第一连接段,所述第一连接段靠近并连接所述第一固定部;
所述第一连接段的外弧形线的曲率半径大于其内弧形线的曲率半径。
进一步的,所述第一根部的截面还包括第二连接段,第二连接段的两端分别连接第一连接段和悬臂本体;
所述第二连接段的内弧形线与第一连接段的内弧形线相连接,且法向不变;
所述第二连接段的外弧形线与第一连接段的外弧形线相连接,两者法向相反其连接处相切过渡。
进一步的,所述第二连接段的外弧形线与第一连接段的外弧形线连接处的切角为110°-130°。
进一步的,所述第二连接段为扇环形,第二连接段扇环形的曲率半径小于第一连接段外弧形线的曲率半径。
进一步的,所述第一根部的截面还包括第三连接段,第二连接段的两端分别连接第一连接段一端和第三连接段一端,第三连接段的另一端连接悬臂本体,第一连接段的另一端连接第一固定部。
进一步的,所述第二连接段和第三连接段为扇环形,第二连接段的法向与第三连接段的法向相反设置。
进一步的,所述第二连接段内弧形线与第三连接段的内弧形线相连接,两者法向法向相反其连接处相切过渡;
所述第二连接段的外弧形线与第三连接段的外弧形线相连接,两者法向相反其连接处相切过渡。
进一步的,所述第二连接段的内弧形线与第三连接段的内弧形线连接处的切角为10°-20°;
所述第二连接段的外弧形线与第三连接段的外弧形线连接处的切角为10°-20°。
进一步的,所述第三连接段扇环形的曲率半径大于第二连接段扇环形的曲率半径,第一连接段外弧形线的曲率半径大于第三连接段扇环形的曲率半径。
一种扬声器,包括辅助系统、磁路系统以及振动系统,所述磁路系统及所述振动系统收容固定于所述辅助系统形成的容纳腔内,所述振动系统包括结合在一起的振膜、定心支片及音圈,所述定心支片为权利要求1-15任一项所述的定心支片,所述定心支片的第一固定部与所述扬声器的辅助系统固定连接,所述定心支片的第二固定部与所述音圈连接。
本发明采用以上技术方案,与现有技术相比,具有如下技术效果:
本发明所述的定心支片通过在定心支片根部采用变截面及曲线过渡形式,减缓应力集中,并降低了定心支片在振动过程中的最大应力,提高了其抗疲劳性能,为大振幅微型扬声器的普及提供帮助。
根部的截面包括至少两个连接段,每个所述连接段包括两条相对设置的内弧形线和外弧形线,靠近并连接所述固定部的连接段的内弧形线和外弧线线的法向相反设置,扩大了根部变形承担区域,降低最大应力值和应力集中程度,减小大应力分布面积,提高其抗疲劳能力。
靠近并连接固定部的连接段的内弧形线和外弧形线之间的间距沿根部截止处向根部起始处延伸的方向逐渐变窄,靠近并连接固定部的连接段的内弧形线和外弧形线的法向根部的截止处宽度适当增加,可以避免根部变形过大。
实施例1-3中所述第二连接段与所述第三连接段采用弯曲扭转拉伸的组合变形形式,即相邻两连接段之间的两弧形线相连接,相连接的两弧形段的法向相反其连接处相切过渡,避免根部截止处变形过大,降低最大应力值和应力集中程度,减小大应力分布面积,实现应力的均匀传递,提高其抗疲劳能力。
所述第二连接段扇环形的曲率半径小于所述第一连接段外弧形线的曲率半径或者所述第五连接段扇环形的曲率半径小于所述第四连接段的内弧形线的曲率半径,可以避免根部截止处变形过大,实现应力的均匀传递,提高其抗疲劳能力。
通过有限元分析,优化后的定心支片悬臂根部达到的最大应力最多能够降低为原有结构的百分之四十五,优化后的定心支片抗疲劳能力得到显著提升。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中,类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中,各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明实施例1-3中定心支片导电层示意图;
图2为本发明现有技术中定心支片应力分布图;
图3为本发明实施例1中优化后定心支片应力分布图;
图4-图8为本发明背景技术中定向支片的形状;
图9为本发明实施例4-6中定心支片导电层示意图;
图10为本发明实施例7-9中定心支片导电层示意图;
图中:
1-第一连接段,2-第二连接段,3-第三连接段,4-第四连接段,5-第五连接段,6-第一固定部,7-第二固定部,8-连接悬臂,81-悬臂本体,82-第一根部,83-第二根部,21-第一内弧形线,22-第二内弧形线,23-第三内弧形线,11-第一外弧形线,12-第二外弧形线,13-第三外弧形线,41-第四外弧形线,42-第五外弧形线,51-第四内弧形线,52-第五内弧形线。
具体实施方式
实施例1
如图1所示,一种定心支片包括固定部和连接悬臂8,固定部包括第一固定部6和第二固定部7,第一固定部6和第二固定部7之间通过连接悬臂8连接,第一固定部6与扬声器的辅助系统固定连接,第二固定部7与扬声器的音圈连接,扬声器的音圈通过定心支片的导电层与外部电路电连接,第一固定部6与第二固定部7通过连接悬臂8连接一体设置,连接悬臂8包括根部和悬臂本体81,根部包括第一根部82和第二根部83,第一根部82和第二根部83位于悬臂本体81的两端,悬臂本体81通过所述第一根部82与第一固定部6连接,所述悬臂本体81通过所述第二根部82与所述第二固定部7连接。
所述第一根部82靠近第一固定部6的一侧为根部的内侧方向,第一根部82远离第一固定部6的另一侧为根部的外侧方向。
所述第一根部82的截面由三个连接段构成,分别为第一连接段1、第二连接段2和第三连接段3,第二连接段2的两端分别连接第一连接段1一端和第三连接段3一端,第三连接段3的另一端连接悬臂本体81,第一连接段1的另一端连接第一固定部6。
所述连接段包括相对设置的内弧形线和外弧形线,内弧形线位于第一根部82靠近第一固定部6的一侧,外弧形线位于第一根部82远离第一固定部6的一侧。
所述第三连接段3与悬臂本体81的连接处为第一根部82的根部起始处,第一连接段1与第一固定部6的连接处为第一根部82的根部截止处。
所述第一连接段1为扭转变形区域,所述第一连接段1包括第一内弧形线21和第一外弧形线11,第一内弧形线21和第一外弧形线11的法向相反,第一内弧形线21朝向根部的外侧方向弯折,其法向朝向根部的内侧方向设置,第一外弧形线11朝向根部的内侧方向弯折,其法向朝向根部的外侧方向设置。
所述第一内弧形线21的曲率半径小于第一外弧形线11的曲率半径,避免根部截止处变形过大,影响应力的均匀传递。
所述第二连接段2为弯扭变形过渡区域,所述第二连接段2包括第二内弧形线22和第二外弧形线12,第二内弧形线22和第二外弧形线12的法向相同,第二内弧形线22和第二外弧形线12均朝向根部的外侧方向弯折,其法向均朝向根部的内侧方向设置。
所述第三连接段3为拉伸变形区域,所述第三连接段3包括第三内弧形线23和第三外弧形线13,第三内弧形线23和第三外弧形线13的法向相同,第三内弧形线23和第三外弧形线13均朝向根部的内侧方向弯折,其法向朝向根部的外侧方向设置。
所述第二连接段2和第三连接段3为扇环形,所述第三连接段3扇环形的曲率半径大于第二连接段2扇环形的曲率半径,第一连接段1外弧形线的曲率半径大于第三连接段3扇环形的曲率半径,可以避免根部截止处变形过大,使应力的均匀传递,提高其抗疲劳能力。
所述弧形线的法向是指法线的方向,与弧形线切向垂直。
所述曲率半径即曲率的倒数,平面曲线的曲率就是针对曲线上某个点的切线方向角对弧长的转动率,通过微分来定义,表明曲线偏离直线的程度。
所述第一内弧形线21的一端延伸连接第一固定部6,第一内弧形线21另一端延伸连接第二内弧形线22一端,第二内弧形线22另一端连接第三内弧形线23一端,第三内弧形线23另一端延伸连接悬臂本体81。
所述第一内弧形线21和第二内弧形线22法向相同,两者组成一条弧形线。
所述第二内弧形线22与第三内弧形线23的连接处相切过渡,第二内弧形线22与第三内弧形线23的连接处的切角c为15°。
所述第一外弧形线11一端延伸连接第一固定部6,第一外弧形线11另一端延伸连接第二外弧形线12一端,第二外弧形线12另一端延伸连接第三外弧形线13一端,第三外弧形线13另一端延伸连接有悬臂本体81。
所述第三外弧形线13和第二外弧形线12的连接处相切过渡,第三外弧形线13和第二外弧形线12的连接处的切角b为15°,第二外弧形线12和第一外弧形线11的连接处相切过渡,第二外弧形线12和第一外弧形线11的连接处的切角a为120°。
所述第一外弧形线11、第二外弧形线12和第三外弧形线13的曲率半径是连续缓慢变化的,第一外弧形线11、第二外弧形线12和第三外弧形线13均没有明显折弯,总体来说,第一外弧形线11的曲率半径大于第三外弧形线13的曲率半径,第三外弧形线13的曲率半径大于第二外弧形线12的曲率半径。
所述第二内弧形线22与第二外弧形线12的曲率半径相同,第三内弧形线23与第三外弧形线13的曲率半径相同,防止根部变形剧烈,使得应力能够均匀传递。
所述第一内弧形线21与第一外弧形线11之间的间距沿根部截止处向根部起始处延伸的方向逐渐变窄,直至到达第一外弧形线11与第二外弧形线12的连接处趋于稳定,即第一连接段1与第二连接段2的连接处平缓过渡,根部的截止处宽度适当增加,可以避免根部变形过大。
所述第一连接段1和第三连接段3扩大了根部变形承担区域,第二连接段2减缓第一连接段1和第三连接段3变形集中现象。
所述第一连接段1为扭转变形区域,所述第二连接段2为弯扭变形过渡区域,所述第三连接段3为拉伸变形区域,即所述第一根部82和悬臂本体81之间采用变截面及曲线过渡形式,将第一根部82和悬臂本体81的简单折弯过渡更改为弯曲扭转拉伸的组合变形形式,降低最大应力值和应力集中程度,减小大应力分布面积,提高其抗疲劳能力,且采用单面铜来降低结构刚度。
如图2和图3所示,分别对优化前的定心支片及优化后的定心支片进行了有限元分析,通过对比可以发现,优化前的定心支片承受大应力位置集中程度高,承受大应力的位置集中在第一弯折处,优化前的定心支片的第二弯折处和第三弯折处达到的应力相较于第一弯折处较小,优化前的定心支片承受应力范围是6.6062mpa-92.487mpa,优化前的定心支片的第一弯折处达到的最大应力是92.487mpa;优化后的定心支片承受大应力位置集中程度低,优化后的定心支片的承受大应力的位置不再集中在第一优化弯折处,而是由优化后的第一优化弯折处、第二优化弯折处和第三优化弯折处共同承受较大应力,优化后的定心支片承受应力范围是3.00mpa-42.06mpa,第一优化弯折处达到的最大应力是42.06mpa,优化后的定心支片铜层承受最大应力能够降低为优化前的45%,优化后的定心支片降低最大应力值和应力集中程度,抗疲劳能力得到显著提升。
本发明所述的定心支片从本体部传递过来的变形经过三段弧形曲线的结构后被分散,更多的区域来分担变形,因此,本发明所述的定心支片结构应力会降低很多,从而降低疲劳失效风险。
以上所述的对定心支片的结构改进可适用于任意形状的定心支片,如图4-图8中形状的定心支片都可适用。
一种具有定心支片的扬声器,包括辅助系统、磁路系统和振动系统,磁路系统设置有磁间隙,振动系统包括振膜、与振膜结合在一起的定心支片及音圈,音圈设置于磁间隙内,设置于磁间隙内的音圈内的电流变化使音圈受磁场力作用产生振动,带动振膜振动发声。定心支片的作用主要是确保音圈在磁间隙中的正确位置,保持音圈在受力时,振动系统只沿轴向往复运动和提供振动系统作往复运动时的弹力,与振动系统的振膜音圈共同确定扬声器的谐振频率。
实施例2
与实施例1相同部分内容已在实施例1中进行详细的论述,此处不再赘述,相对实施例1,本实施例修改如下:
所述第三外弧形线13和第二外弧形线12的连接处相切过渡,第三外弧形线13和第二外弧形线12的连接处的切角b为10°。
所述第二外弧形线12和第一外弧形线11的连接处相切过渡,第二外弧形线12和第一外弧形线11的连接处的切角a为130°。
所述第二内弧形线22与第三内弧形线23的连接处同样相切过渡,其连接处的切角c为10°
优化后的定心支片承受应力范围是3.47mpa-43.21mpa,优化后的定心支片达到的最大应力是43.21mpa,优化后的定心支片铜层承受最大应力能够降低为优化前的47%,优化后的定心支片降低最大应力值和应力集中程度,抗疲劳能力得到显著提升。
实施例3
与实施例1相同部分内容已在实施例1中进行详细的论述,此处不再赘述,相对实施例1,本实施例修改如下:
所述第三外弧形线13和第二外弧形线12的连接处相切过渡,第三外弧形线13和第二外弧形线12的连接处的切角b为20°。
所述第二外弧形线12和第一外弧形线11的连接处相切过渡,第二外弧形线12和第一外弧形线11的连接处的切角a为110°。
所述第二内弧形线22与第三内弧形线23的连接处同样相切过渡,其连接处的切角c为20°。
优化后的定心支片承受应力范围是3.82mpa-45.73mpa,优化后的定心支片达到的最大应力是45.73mpa,优化后的定心支片铜层承受最大应力能够降低为优化前的49%,优化后的定心支片降低最大应力值和应力集中程度,抗疲劳能力得到显著提升。
实施例4
与实施例1相同部分内容已在实施例1中进行详细的论述,此处不再赘述,相对实施例1,本实施例修改如下:
如图9所示,所述第一根部82的截面由两个连接段构成,分别为第一连接段1和第二连接段2,第二连接段2的两端分别连接第一连接段1一端和悬臂本体81,第一连接段1的另一端连接第一固定部6。
所述连接段包括相对设置的内弧形线和外弧形线,内弧形线位于第一根部82靠近第一固定部6的一侧,外弧形线位于第一根部82远离第一固定部6的一侧。
所述第二连接段2与悬臂本体81的连接处为第一根部82的起始处,第一连接段1与第一固定部6的连接处为第一根部82的截止处。
所述第一连接段1为扭转变形区域,所述第一连接段1包括第一内弧形线21和第一外弧形线11,第一内弧形线21和第一外弧形线11的法向相反,第一内弧形线21朝向根部的外侧方向弯折,其法向朝向根部的内侧方向设置,第一外弧形线11朝向根部的内侧方向弯折,其法向朝向根部的外侧方向设置。
所述第一内弧形线21的曲率半径小于第一外弧形线11的曲率半径,避免根部截止处变形过大,影响应力的均匀传递。
所述第二连接段2为弯扭变形过渡区域,所述第二连接段2包括第二内弧形线22和第二外弧形线12,第二内弧形线22和第二外弧形线12的法向相同,第二内弧形线22和第二外弧形线12均朝向根部的外侧方向弯折,其法向均朝向根部的内侧方向设置。
所述第二连接段2为扇环形,第一连接段1外弧形线的曲率半径大于第二连接段2扇环形的曲率半径,可以避免根部截止处变形过大,使应力的均匀传递,提高其抗疲劳能力。
所述弧形线的法向是指法线的方向,与弧形线切向垂直。
所述曲率半径即曲率的倒数,平面曲线的曲率就是针对曲线上某个点的切线方向角对弧长的转动率,通过微分来定义,表明曲线偏离直线的程度。
所述第一内弧形线21的一端延伸连接第一固定部6,第一内弧形线21另一端延伸连接第二内弧形线22一端,第二内弧形线22另一端延伸连接悬臂本体81。
所述第一内弧形线21和第二内弧形线22法向相同,两者构成组成一条弧形线。
所述第一外弧形线11一端延伸连接第一固定部6,第一外弧形线11另一端延伸连接第二外弧形线12一端,第二外弧形线12另一端延伸连接悬臂本体81。
所述第二外弧形线12和第一外弧形线11的连接处相切过渡,第二外弧形线12和第一外弧形线11的连接处的切角a为120°。
所述第一外弧形线11和第二外弧形线12的曲率半径是连续缓慢变化的,第一外弧形线11和第二外弧形线12均没有明显折弯,总体来说,第一外弧形线11的曲率半径大于第二外弧形线12的曲率半径。
所述第二内弧形线22与第二外弧形线12的曲率半径相同,防止根部变形剧烈,使得应力能够均匀传递。
所述第一内弧形线21的曲率半径小于第一外弧形线11的曲率半径,避免根部截止处变形过大,影响应力的均匀传递。
所述第一内弧形线21与第一外弧形线11之间的间距沿根部截止处向根部起始处延伸的方向逐渐变窄,直至到达第一外弧形线11与第二外弧形线12的连接处趋于稳定,即第一连接段1与第二连接段2的连接处平缓过渡,根部的截止处宽度适当增加,可以避免根部变形过大。
所述第一连接段1扩大了根部变形承担区域,第二连接段2减缓第一连接段1变形集中现象。
所述第一连接段1为扭转变形区域,所述第二连接段2为弯扭变形过渡区域,即所述第一根部82和悬臂本体81之间采用变截面及曲线过渡形式,将第一根部82和悬臂本体81的简单折弯过渡更改为弯曲扭转的组合变形形式,降低最大应力值和应力集中程度,减小大应力分布面积,提高其抗疲劳能力,且采用单面铜来降低结构刚度。
优化后的定心支片承受应力范围是5.12mpa-69.07mpa,优化后的定心支片达到的最大应力是69.07mpa,优化后的定心支片铜层承受最大应力能够降低为优化前的74%,优化后的定心支片降低最大应力值和应力集中程度,抗疲劳能力得到显著提升。
实施例5
与实施例4相同部分内容已在实施例4中进行详细的论述,此处不再赘述,相对实施例4,本实施例修改如下:
所述第二外弧形线12和第一外弧形线11的连接处相切过渡,第二外弧形线12和第一外弧形线11的连接处的切角a为110°。
优化后的定心支片承受应力范围是5.54mpa-69.82mpa,优化后的定心支片达到的最大应力是69.82mpa,优化后的定心支片铜层承受最大应力能够降低为优化前的75%,优化后的定心支片降低最大应力值和应力集中程度,抗疲劳能力得到显著提升。
实施例6
与实施例4相同部分内容已在实施例4中进行详细的论述,此处不再赘述,相对实施例4,本实施例修改如下:
所述第二外弧形线12和第一外弧形线11的连接处相切过渡,第二外弧形线12和第一外弧形线11的连接处的切角a为130°。
优化后的定心支片承受应力范围是6.04mpa-71.23mpa,优化后的定心支片达到的最大应力是71.23mpa,优化后的定心支片铜层承受最大应力能够降低为优化前的77%,优化后的定心支片降低最大应力值和应力集中程度,抗疲劳能力得到显著提升。
实施例7
与实施例1相同部分内容已在实施例1中进行详细的论述,此处不再赘述,相对实施例1,本实施例修改如下:
如图10所示,所述第二根部83的截面由两个连接段构成,分别为第四连接段4和第五连接段5,第五连接段5的两端分别连接第四连接段4一端和悬臂本体81,第四连接段4的另一端连接第一固定部6。
所述连接段包括相对设置的内弧形线和外弧形线,内弧形线位于第一根部82靠近第一固定部6的一侧,外弧形线位于第一根部82远离第一固定部6的一侧。
所述第五连接段5与悬臂本体81的连接处为第二根部83的根部起始处,第四连接段4与第一固定部6的连接处为第二根部83的根部截止处。
所述第一根部82靠近第一固定部6的一侧为根部的内侧方向,第一根部82远离第一固定部6的另一侧为根部的外侧方向。
所述第四连接段4为扭转变形区域,所述第四连接段4包括第四外弧形线41和第四内弧形线51,第四外弧形线41和第四内弧形线51的法向相反,第四外弧形线41朝向根部的内侧方向弯折,其法向朝向根部的外侧方向设置,第四内弧形线51朝向根部的外侧方向弯折,其法向朝向根部的内侧方向设置。
所述第四外弧形线41的曲率半径小于第四内弧形线51的曲率半径,避免根部截止处变形过大,影响应力的均匀传递。
所述第五连接段5为弯扭变形过渡区域,所述第五连接段5包括第五外弧形线42和第五内弧形线52,第五外弧形线42和第五内弧形线52的法向相同,第五外弧形线42和第五内弧形线52均朝向根部的内侧方向弯折,其法向均朝向根部的外侧方向设置。
所述第五连接段5为扇环形,第五连接段5扇环形的曲率半径大于第四连接段4扇环形的曲率半径,第四连接段4内弧形线的曲率半径大于第五连接段5扇环形的曲率半径,可以避免根部截止处变形过大,使应力的均匀传递,提高其抗疲劳能力。
所述弧形线的法向是指法线的方向,与弧形线切向垂直。
所述曲率半径即曲率的倒数,平面曲线的曲率就是针对曲线上某个点的切线方向角对弧长的转动率,通过微分来定义,表明曲线偏离直线的程度。
所述第四外弧形线41的一端延伸连接第二固定部7,第四外弧形线41另一端延伸连接第五外弧形线42一端,第五外弧形线42另一端延伸连接悬臂本体81。
所述第四外弧形线41和第五外弧形线42法向相同,两者构成组成一条弧形线。
所述第四内弧形线51一端延伸连接第二固定部7,第四内弧形线51另一端延伸连接第五内弧形线52一端,第五内弧形线52另一端延伸连接悬臂本体81。
所述第五内弧形线52和第四内弧形线51的连接处相切过渡,第五内弧形线52和第四内弧形线51的连接处的切角d为120°。
所述第四内弧形线51和第五内弧形线52的曲率半径是连续缓慢变化的,第四内弧形线51和第五内弧形线52均没有明显折弯,总体来说,第四内弧形线51的曲率半径大于第五内弧形线52的曲率半径。
所述第五外弧形线42与第五内弧形线52的曲率半径相同,防止根部变形剧烈,使得应力能够均匀传递。
所述第四外弧形线41与第四内弧形线51之间的间距沿根部截止处向根部起始处延伸的方向逐渐变窄,直至到达第四内弧形线51与第五内弧形线52的连接处趋于稳定,即第四连接段4与第五连接段5的连接处平缓过渡,根部的截止处宽度适当增加,可以避免根部变形过大。
所述第四连接段4扩大了根部变形承担区域,第五连接段5减缓第四连接段4变形集中现象。
所述第四连接段4为扭转变形区域,所述第五连接段5为弯扭变形过渡区域,即所述第二根部83和悬臂本体81之间采用变截面及曲线过渡形式,将第二根部83和悬臂本体81的简单折弯过渡更改为弯曲扭转的组合变形形式,降低最大应力值和应力集中程度,减小大应力分布面积,提高其抗疲劳能力,且采用单面铜来降低结构刚度。
优化后的定心支片承受应力范围是4.97mpa-67.81mpa,优化后的定心支片达到的最大应力是67.81mpa,优化后的定心支片铜层承受最大应力能够降低为优化前的73%,优化后的定心支片降低最大应力值和应力集中程度,抗疲劳能力得到显著提升。
实施例8
与实施例7相同部分内容已在实施例7中进行详细的论述,此处不再赘述,相对实施例7,本实施例修改如下:
所述第四内弧形线51和第五内弧形线52的连接处相切过渡,第四内弧形线51和第五内弧形线52的连接处的切角d为110°。
优化后的定心支片承受应力范围是5.12mpa-69.33mpa,优化后的定心支片达到的最大应力是69.33mpa,优化后的定心支片铜层承受最大应力能够降低为优化前的75%,优化后的定心支片降低最大应力值和应力集中程度,抗疲劳能力得到显著提升。
实施例9
与实施例7相同部分内容已在实施例7中进行详细的论述,此处不再赘述,相对实施例7,本实施例修改如下:
所述第四内弧形线51和第五内弧形线52的连接处相切过渡,第四内弧形线51和第五内弧形线52的连接处的切角d为130°。
优化后的定心支片承受应力范围是5.25mpa-70.32mpa,优化后的定心支片达到的最大应力是70.32mpa,优化后的定心支片铜层承受最大应力能够降低为优化前的76%,优化后的定心支片降低最大应力值和应力集中程度,抗疲劳能力得到显著提升。
本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的,而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好的说明本发明的原理和实际应用,并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。