[发明专利]一种非线性弹簧组结构及其使用方法

说明书

本发明公开了一种非线性弹簧组结构及其使用方法，其中，弹簧组结构包括相互套装的圆筒结构和套筒结构，所述圆筒结构包括第一安装板，在第一安装板上垂直设有多个同轴套装的圆筒，在相邻的两个圆筒之间安装有弹性元件，弹性元件沿弹性方向设有安装端和自由端，弹性元件安装端固定安装在第一安装板上，弹性元件自由端朝向套筒结构；所述套筒结构包括第二安装板，在第二安装板上垂直设有多个同轴套装的套筒，套筒能够滑动套入相邻的两个圆筒之间并对相应的弹性元件进行压缩。通过该结构和方法，能够根据不同的应用场景、不同压力大小进行匹配，具有使用简便、匹配方式灵活多变和可提高弹簧应用场景等优点。

技术领域

本发明涉及弹簧技术领域，具体涉及一种非线性弹簧组结构及其使用方法。

背景技术

弹簧是一种利用弹性来工作的机械零件，用弹性材料制成的零件在外力作用下发生形变，除去外力后又恢复原状。弹簧一般用弹簧钢制成，弹簧的种类复杂多样，根据形状，主要有螺旋弹簧、涡卷弹簧、板弹簧、异型弹簧等，根据弹簧弹形变量又分为线性弹簧和非线性弹簧。传统弹簧大多是线性弹簧，其弹力计算公式：F＝kx，其中F表示弹力，k表示弹性系数，x表示拉伸或压缩的形变量，传统弹簧的弹力大小与弹簧形变量成正比关系，参照图1。但在实际生活过程中，会碰到很多需要非线性弹力的情况，例如置于河流中的闸门，如何实现在水流冲击力过大的情况下关闭闸门，在水流冲击力较小的情况下打开闸门，不同流速的水流对闸门的冲击力就呈现出非线性关系；此时传统的线性弹簧就不能满足要求，急需一种能够根据不同的应用场景、不同压力大小进行匹配的非线性弹簧。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于：如何设计一种非线性弹簧组结构，能够根据不同的应用场景、不同压力大小进行匹配，具有使用简便、匹配方式灵活多变和可提高弹簧应用场景等优点。

本发明采用了如下的技术方案：

一种非线性弹簧组结构，包括相互套装的圆筒结构和套筒结构，所述圆筒结构包括第一安装板，在第一安装板上垂直设有多个同轴套装的圆筒，在相邻的两个圆筒之间安装有弹性元件，弹性元件沿弹性方向设有安装端和自由端，弹性元件安装端固定安装在第一安装板上，弹性元件自由端朝向套筒结构；所述套筒结构包括第二安装板，在第二安装板上垂直设有多个同轴套装的套筒，套筒能够滑动套入相邻的两个圆筒之间并对相应的弹性元件进行压缩。

进一步地，所述圆筒结构还包括安装杆，安装杆一端固定安装在第一安装板中部，安装杆另一端朝向套筒结构；所述圆筒包括从中心往外的第一圆筒、第二圆筒、第三圆筒和第四圆筒，所述套筒包括从中心往外的第一套筒、第二套筒、第三套筒和第四套筒，所述弹性元件包括第一弹性元件、第二弹性元件和第三弹性元件；第一弹性元件安装在第一圆筒和第二圆筒之间，第二弹性元件安装在第二圆筒和第三圆筒之间，第三弹性元件安装在第三圆筒和第四圆筒之间，第一套筒能够滑动套装在安装杆上，第二套筒能够滑动套入第一圆筒和第二圆筒之间并对第一弹性元件进行压缩，第三套筒能够滑动套入第二圆筒和第三圆筒之间并对第二弹性元件进行压缩，第三套筒能够滑动套入第三圆筒和第四圆筒之间并对第三弹性元件进行压缩。

进一步地，所述第一弹性元件、第二弹性元件和第三弹性元件的长度相同，它们各自的自由端均处于同一竖平面；所述第一套筒、第二套筒、第三套筒和第四套筒的长度逐渐变大或变小。

进一步地，所述第一套筒、第二套筒、第三套筒和第四套筒的长度相同，它们各自朝向圆筒结构的一端均处于同一竖平面；所述第一弹性元件、第二弹性元件和第三弹性元件的长度逐渐变大或变小。

进一步地，所述弹性元件选用螺旋弹簧。

一种非线性弹簧组结构的使用方法，包括以下步骤：

S1：弹簧组结构内的所有弹性元件的弹性系数相同，设弹性系数均为K；