[发明专利]一种锅具开合盖用弹簧的设计方法及锅具

权利要求书

1.一种锅具开合盖用弹簧的设计方法，所述锅具包括锅体和与所述锅体铰接的锅盖，所述弹簧包括第一弹簧和第二弹簧，在所述锅盖进行开盖动作时，所述第一弹簧向所述锅盖提供使得锅盖向开盖方向运动的偏置力，所述第二弹簧向所述锅盖提供使得锅盖向合盖方向运动的偏置力，其特征在于，所述设计方法包括：将锅盖在开盖状态下的最大打开角度定义为θ，所述第一弹簧产生的扭矩为T₁，所述第二弹簧产生的扭矩为T₂，所述锅盖的自身重力产生的力矩为T_G，

在锅盖的打开角度β在(0°，θ)的整个范围内，所述第一弹簧和所述第二弹簧始终满足第一条件：T₁+T₂-T_G>0，

所述第一弹簧为扭簧，所述第一弹簧产生的扭矩T₁由如下公式获得：

T₁＝T₁’(α-α’-β)，

其中，T₁’为第一弹簧的刚度；

α为锅盖处于锁合状态时第一弹簧的臂角；

α’为第一弹簧在不受力状态下的臂角；

和/或，

所述第二弹簧为扭簧，所述第二弹簧产生的扭矩T₂由如下公式获得：

T₂＝T₂’(γ-β)，

其中，T₂’为第二弹簧的刚度；

γ为锅盖处于锁合状态时第二弹簧的臂角；

和/或，

所述锅盖的自身重力所产生的力矩T_G由如下公式获得：

T_G＝m’glcosβ，

其中，m’为锅盖的质量；

g为重力加速度；

l为锅盖的重心到锅盖的转轴之间的距离；

其中，根据第一弹簧、第二弹簧产生的扭矩的求解公式、锅盖的自身重力产生的扭矩的求解公式以及条件T₁+T₂-T_G>0得到第一弹簧的刚度T₁’和第二弹簧的刚度T₂’的最优值，将所述第一弹簧、第二弹簧产生的扭矩的求解公式以及所述锅盖的自身重力产生的扭矩的求解公式代入公式T₁+T₂-T_G>0中，得到

另函数

函数y₂＝cosβ

根据如下方程得到第一弹簧的刚度T₁’和第二弹簧的刚度T₂’的最优值：

其中，Sy₁为β在[0，θ]范围内y₁函数曲线与x轴和y轴围成的图形的面积，Sy₂为β在[0，θ]范围内y₂函数曲线与x轴和y轴围成的图形的面积。

2.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，在锅盖的打开角度为θ时，将所述锅盖、所述第一弹簧和所述第二弹簧等效为杠杆结构，所述第一弹簧和所述第二弹簧还满足第二条件：所述第一弹簧与所述第二弹簧对所述锅盖的施力力矩小于或等于锅盖的自身重力所产生的力矩。

3.根据权利要求2所述的设计方法，其特征在于，所述第一弹簧与所述第二弹簧对所述锅盖的施力力矩由公式F×X1获得，其中，F为第一弹簧与第二弹簧的合力，X1为合力F的施力力臂；

和/或，

所述锅盖的自身重力所产生的力矩由公式G'×X2获得，其中，G’为锅盖的重力，X2为重力G’在锅盖重心处的施力力臂。

4.根据权利要求3所述的设计方法，其特征在于，合力F由如下公式获得：

其中，l’为合力F在所述锅盖上的施力点到锅盖的转轴之间的距离。

5.根据权利要求4所述的设计方法，其特征在于，合力F在所述锅盖上的施力点等效为所述锅盖的重心点。

6.根据权利要求2所述的设计方法，其特征在于，将所述杠杆结构的支点等效为所述锅盖的转轴。