第五篇其它零部件(第十六章弹簧)分析.ppt

1．弹簧的功用 弹簧是一种弹性的元件，它具有刚度小、变形大、在载荷作用下易产生较大弹性变形等特点，在各类机械中应用十分广泛。 弹簧的主要功用有： 控制机构的运动、缓冲和减振、储存能量、测力以及改变机器的自振频率等。 第五篇 其它零、部件 §16-1 概 述 第十六章 弹簧 2．弹簧的分类 按弹簧承受的载荷分：拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧、弯曲弹簧。 按照弹簧的形状分：螺旋弹簧、环形弹簧、碟形弹簧、板簧、盘簧、异型弹簧。 螺旋弹簧是用弹簧丝卷绕制成的，由于制造简便，所以应用最广。在一般机械中，最常用的是圆柱螺旋弹簧。 各类弹簧 虚拟现实中的弹簧 碟形弹簧 环形弹簧 板　簧 涡卷弹簧 一、圆柱螺旋弹簧的结构形式 圆柱螺旋压缩弹簧 圆柱螺旋拉伸弹簧 二、圆柱螺旋弹簧的制造 详细介绍 卷制→挂钩的制作或端面圈的精加工→热处理→工艺试验及强压处理。 螺旋弹簧的制造工艺包括： 详细介绍 详细介绍 三、弹簧的材料及许用应力 　　为了使弹簧能够可靠地工作，弹簧材料必须具有高的弹性极限和疲劳极限，同时应具有足够的韧性和塑性，以及良好的可热处理性。　 1．常用弹簧钢 2．材料选择 许用应力 　　选择弹簧材料时，应考虑其用途、使用条件(载荷性质、大小及循环特性、工作持续时间、工作温度等)以及加工、热处理和经济性等因素。 碳素弹簧钢(如65、70钢)：价格便宜、来源方便，但弹性极限低； 低锰弹簧钢(如65Mn)：淬透性好、强度较高，淬火后易产生裂纹； 硅锰弹簧钢(如60Si2MnA)：弹性极限高，回火稳定性好，力学性能良好； 铬钒钢(如50CrVA)：耐疲劳和抗冲击性能好，价格贵，用于要求高的场合。 详细介绍 　　普通圆柱螺旋弹簧的主要几何尺寸：外径D 2、中径D、内径D1、节距p、螺旋升角? 、弹簧丝直径d。 三、圆柱螺旋弹簧受载时的应力及变形 圆柱螺旋弹簧受压或受拉时，弹簧丝的截面上主要受到横向剪力和扭矩。下面以压缩弹簧承受轴向载荷的情况进行分析。 二、特性曲线 弹簧应具有经久不变的弹性。在设计弹簧时，应使其工作应力在弹性极 限范围内。表示弹簧载荷和变形的关系曲线称为特性曲线。弹簧的特性曲线 作为检验和试验时的依据之一，通常应绘制在弹簧的工作图中。 拉伸弹簧特性曲线 压缩弹簧特性曲线 弹簧的受力分析 弹簧丝的应力分析 弹簧的变形与刚度分析 四、圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧的设计计算 设计方法和步骤: 1) 根据工作情况及具体条件选定材料； 2) 选择旋绕比C，通常可取C ≈5 ~8，并算出补偿系数K值； 3) 根据安装空间初设弹簧中径D，由C值估取弹簧丝直径d，并查取弹簧丝 的许用应力； 4) 试算弹簧丝直径d′ 5) 根据变形条件求出弹簧工作圈数： 对于有预应力的拉伸弹簧 对于压缩弹簧或无预应力的拉伸弹簧 6) 检查D2、D1、H0是否符合安装要求等; 7) 验算： 强度验算 振动验算 稳定性验算 一、圆柱螺旋扭转弹簧的结构及特性曲线 二、圆柱螺旋扭转弹簧受载时的应力及变形 扭转弹簧主要用于压紧、储能或传递扭矩。 1．圆柱螺旋扭转弹簧的结构 2．圆柱螺旋扭转弹簧的特性曲线 详细介绍 圆柱螺旋扭转弹簧工作时，弹簧丝主要承受弯曲应力作用。 应力与变形分析 详细介绍 设计方法和步骤: 1) 根据工作情况及具体条件选定材料及许用应力； 2) 选择旋绕比C，并算出补偿系数 K1值； 3)试算弹簧丝直径d′ 4) 根据变形条件求出弹簧工作圈数： 5）计算弹簧丝长度： 检查各尺寸是否合适； 三、圆柱螺旋扭转弹簧的设计 已知弹簧的最大载荷、最大变形、以及结构要求，包括安装空间对弹簧尺 寸的限制等。 确定弹簧丝直径、弹簧中径、工作圈数、弹簧的螺旋升角和长度等。 第十七章 箱体、机座设计 机械系统的框架支承系统是由机座、=机体、箱体等组成。本章介绍箱体、机座等在机器中的作用结构设计要求。 21.1 箱体的结构设计 21.1.1 功能与分类 1. 箱体的主要功能 1）支承并容纳各种零部件 2）安全保护和密封作用 3）使机器个部分分别由独立的箱体组成部件件 4）改善机器的造型 2. 箱体的分类：按箱体的功能 1）传动箱体 – 减速器、变速箱和机床主轴箱等 2）机壳类箱体 – 泵体和阀体等 3）支架类箱体 – 机床的箱体形支座、立柱等 箱体设计的主要问题 1）满足工作要求 – 保证箱体内零件的合理布置和准确的相互位置等 2）满足强度和刚度要求 – 承载能力 3）散热性能和热变性问题 4）结构设计合理 – 支点、筋、