21_弹簧与机架零件_宋宝玉版.ppt

第十三章 弹簧;13.1 弹簧概述;1.缓和冲击和吸收振动：具有较大的弹性变形能力 (汽车、火车的缓冲等) ;1按承受载荷的不同可分为:;2按弹簧形状不同可分为:;3 按制作弹簧的材料分为三种;摩托车弹簧;F—工作载荷 f —变形量;13.2 圆柱螺旋弹簧的材料、结构和制造;常用的弹簧材料： 金属材料：如碳素弹簧钢、合金弹簧钢（如低锰弹簧钢、硅锰弹簧钢等）、不锈钢等。 有色金属材料，如青铜丝（腐蚀环境用）。 非金属弹簧材料，如橡胶、塑料、软木和空气等。 常用的金属弹簧材料在P292表13.2中可以查选。; 选择弹簧材料的原则 综合考虑： 1）弹簧的功用； 2）重要程度； 3）工作条件，如载荷大小、性质、周围介质和工作温度 等 4）热处理方法。 并要参考现有设备使用的弹簧，选择出满足要求的弹簧材料。;弹簧材料的许用应力;13.2;碳素弹簧丝的抗拉强度极限σB与弹簧丝直径d有关。;13.2.2 螺旋弹簧的制造;（1）卷绕 冷卷：d8～10mm，冷卷弹簧多用冷拉的、预先已进行热处理的优质碳素弹簧钢丝，卷成后只做低温回火处理， 以消除内应力。 热卷：d≥8～10mm，热卷温度按d大小，在800℃～ 1000℃之间选择，然后先淬火后回火处理。;按两端面圈并紧和磨平与否分四种形式YI、YII、YⅢ和YIV型。; 较重要的受压弹簧，应将端面圈并紧并磨平。 一般受压弹簧，并紧不磨或不并紧。 磨平与否与簧丝直径有关 当d ≤ 0.5mm时，两支承圈可不磨平 当d0.5mm时，两支承圈需要磨平 磨平部分不应少于3/4周长，端头部分厚度一般不小于d/4。 支承圈（死圈）n2 ：当圆柱螺旋压缩弹簧的两个端面圈与邻圈并紧，无间隙，不参与变形，只起支承作用称为支承圈。 支承圈数与弹簧工作圈数有关 当n ≤ 7时，支承圈数 n2＝3/4； 当n7时，支承圈数 n2＝1～3/4 ;2） 拉伸弹簧的端部结构;强拉强压处理后。不允许再进行其他处理，也不允许在150oC～450oC和长期振动条件下工作。;加工设备;13.3 圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧的设计;圆柱螺旋压缩弹簧 ; 1 主要几何参数：中径D，外径D2，内径D1，节距p，螺旋升角α，弹簧丝直径d，自由高度H0和弹簧工作圈数 n 等。;2 弹簧指数（旋绕比）C ;表13.6 圆柱形螺旋压缩（拉伸）弹簧的几何尺寸;13.3.2 弹簧的特性线;2 弹簧的载荷变量和变形变量之比称为弹簧的刚度。用符号 KF 表示：;3 圆柱形等节距压缩螺旋弹簧及其特性线;弹簧的最小工作载荷通常取为;极限工作载荷Flim 的大小应保证弹簧丝中所产生的极限切应力 在以下范围内：;13.3.3 弹簧的强度计算;而在B-B剖面上则作用有 转矩 ;该剖面上的应力可近似的取为;在弹簧丝内侧a点的合成应力最大为：;考虑弹簧升角和曲率的影响引入一个修正系数K,;当按强度条件计算弹簧丝直径d时,应以最大工作载荷 代替式中的 ,则得;当d一定时，C值越小，刚度越大（后面讲到）， 曲率越大，内外侧应力差越大。;13.3.4 弹簧的变形和刚度;（2）对于有初应力的拉伸弹簧;弹簧的工作圈数n的多少取决于弹簧的变形或刚度; 13.3.5 弹簧的稳定性;当b值不满足上述要求时，应进行稳定性验算。 保持稳定时的临界载荷由下式计算;若受条件限制不能改变参数时，可加导杆或导套 或采用组合弹簧;组合式弹簧减振器;13.3.6 圆柱形螺旋弹簧的设计;2.根据强度条件试算弹簧丝直径 。;5.验算稳定性。;P302 例 13.1 ;2 受交变载荷的弹簧设计;式中 ? 0 ——弹簧材料的脉动循环剪切疲劳极限，MPa，按载荷循环次数N由表13.9查取 ?min——最小扭应力，MPa； Fmin——最小工作载荷，N； τmax——最大扭应力，MPa； Fmax——最大工作载荷，N； [ S ]——许用安全系数，当弹簧计算和材料 的性能数据精确度高时，取1.3～1.7；精确度较低时，取1.8～2.2。;2、静强度安全系数验算 用峰值载荷进行静强度校核，静强度安全系数为 ;3、振动验算 受高频率循环载荷的圆柱螺旋弹簧，当载荷循环频率接近或等于弹簧的自激振动固有频率时，会发生共振而导致破坏。因此，应对弹簧进行振动验算，以保证载荷激励频率远低于其基本自激振动固有频率。;弹簧的基本自激振动固有频率f;当设计受压载荷较大而尺寸受安装条件限制的螺旋压缩弹簧, 或为了改善弹簧的性能，可采用组合弹簧。 常用