赵先锋，史红艳，何 林

(1.贵州大学，贵州贵阳550025;2.国家精密微特电机工程技术研究中心，贵州贵阳550008)

0 引 言

蜗卷弹簧因为维护简单、防潮、防爆广泛应用于计时仪器和时控装置［1］。在微型电机中，常把蜗卷弹簧作为电刷的能量源，压迫电刷与高速转动的换向器保持接触状态。由于工作时蜗卷弹簧始终处于压缩储能状态，在重复的扭转过程中会引起疲劳断裂，因此，蜗卷弹簧的受力分析对其在使用中的可靠性极其重要。目前关于蜗卷弹簧受力问题的研究论文还比较少。陈楠等利用圆渐开线作为弹簧的型线，利用有限元方法分析了其刚度变化［2］;傅吉龙等利用Ansys分析了蜗卷弹簧的最大等效应力，并进行了疲劳分析［3］。现有的文献研究主要集中在蜗卷弹簧的刚度分析和疲劳分析两方面，没有对蜗卷弹簧的可靠性做进一步分析，也没有提出相应的结构设计优化方案。

为了对蜗卷弹簧进行结构优化设计，提高其可靠性，本文针对某微型电机电刷所使用的蜗卷弹簧分析其压缩过程，得出应力分布和变形规律，在此基础之上，以降低蜗卷弹簧的最大应力为目标，通过改变设计参数，进行对比分析，得出优化方案，提高蜗卷弹簧的可靠性。因为蜗卷弹簧扭转过程是一个高度非线性过程，既有绕轴向的转动和弯曲，也有簧片接触后的相对滑动，理论上的简化计算不能反映其扭转过程的复杂境况，因而借助有限元方法对这个过程进行分析，考察其应力分布和层间相对滑动。……