第十四章彈簧

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1、第十四章彈簧彈簧的主要功用1.緩和沖擊和吸收振動(dòng)：汽車(chē)緩沖、聯(lián)軸器吸振；2.控制機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)：內(nèi)燃機(jī)閥門(mén)；3.儲(chǔ)存能量：鐘表、槍械4.測(cè)量力的大?。簭椈沙影闯惺茌d荷的不同可分為:拉伸彈簧、壓縮彈簧、扭轉(zhuǎn)彈簧和彎曲彈簧等。按彈簧形狀不同可分為:螺旋彈簧、碟型彈簧、環(huán)形彈簧、盤(pán)簧、板彈簧等。14.1概述彈簧的分類(lèi)彈簧的主要類(lèi)型及特點(diǎn)彈簧的主要類(lèi)型及特點(diǎn)14.2彈簧的材料、許用應(yīng)力及制造一、彈簧的材料對(duì)彈簧的材料的主要要求是：1.必須有較高的彈性極限、強(qiáng)度極限、疲勞極限和沖擊韌性；2.具有良好的熱處理性能,熱處理后應(yīng)有足夠的經(jīng)久不變的彈性,且脫碳性要小;3

2、.對(duì)冷拔材料要求有均勻的硬度和良好的塑性。常用的彈簧材料有：碳素彈簧鋼、合金彈簧鋼、不銹鋼、有色金屬等二、許用應(yīng)力彈簧分為三類(lèi)Ⅰ類(lèi)循環(huán)次數(shù)106以上Ⅱ類(lèi)循環(huán)次數(shù)103—106之間Ⅲ類(lèi)循環(huán)次數(shù)103以下碳素彈簧鋼絲機(jī)械強(qiáng)度的分組：彈簧絲的強(qiáng)度與彈簧絲組別、彈簧絲直徑有關(guān),直徑d小的彈簧絲強(qiáng)度極限σb較高。Ⅰ組—高級(jí)Ⅱ及Ⅱa組—中級(jí)Ⅲ組—正常級(jí)三、螺旋彈簧的制造螺旋彈簧的制造過(guò)程主要包括：（1）卷繞冷卷彈簧絲直徑較小，低溫回火熱卷彈簧絲直徑較大，淬火及回火（2）鉤環(huán)的制作或兩端的加工（3）熱處理（4）工藝試驗(yàn)及必要的壓強(qiáng)或噴丸等強(qiáng)化處理。壓縮彈簧的端部

3、結(jié)構(gòu)拉伸彈簧的端部結(jié)構(gòu)14.3圓柱形壓縮（拉伸）螺旋彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算圓柱形壓縮螺旋彈簧與拉伸螺旋彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容主要有：1、確定結(jié)構(gòu)形式和特性線；2、選擇材料和確定許用應(yīng)力；3、由強(qiáng)度條件確定彈簧絲的直徑和彈簧中徑；4、由剛度條件確定彈簧的工作圈數(shù)；5、確定彈簧的基本參數(shù)、尺寸等。一、幾何尺寸和參數(shù)彈簧指數(shù)（旋繞比）C:中徑D外徑D2內(nèi)徑D1節(jié)距p螺旋升角α彈簧絲直徑d圈數(shù)n二、特性線表示載荷與相應(yīng)變形之間關(guān)系的曲線稱(chēng)為彈簧的特性線a直線型b漸增型c漸減型圓柱形等節(jié)距壓縮螺旋彈簧及其特性線λ1與λ2之差稱(chēng)為彈簧的工作行程Flim為彈簧的極限工作載荷

4、，在它的作用下彈簧絲內(nèi)的應(yīng)力達(dá)到了彈簧材料的屈服極限。彈簧的最小工作載荷通常取為最大工作載荷通常取彈簧間隙余隙極限工作載荷Flim的大小應(yīng)保證彈簧絲中所產(chǎn)生的極限切應(yīng)力在以下范圍內(nèi)：對(duì)于Ⅰ類(lèi)彈簧對(duì)于Ⅱ類(lèi)彈簧對(duì)于Ⅲ類(lèi)彈簧彈簧幾何尺寸計(jì)算三、彈簧的受力和應(yīng)力在通過(guò)彈簧軸線的平面A-A內(nèi)，彈簧絲的剖面呈橢圓形，由于彈簧的螺旋升角很小，則近似為圓形。當(dāng)彈簧受載荷F作用時(shí),在A-A剖面上將作用有扭轉(zhuǎn)力矩和剪切力該剖面上的應(yīng)力可近似的取為轉(zhuǎn)矩T引起的切應(yīng)力切向力引起的切應(yīng)力根據(jù)力的迭加原理可知，在彈簧絲內(nèi)側(cè)a點(diǎn)的合成應(yīng)力最大a點(diǎn)的最大合成切應(yīng)力為考慮彈簧升角和

5、曲率以及的影響引入一個(gè)修正系數(shù)K,則彈簧絲剖面上實(shí)際力的分布將如圖(d),其強(qiáng)度條件式中K稱(chēng)為曲度系數(shù)當(dāng)按強(qiáng)度條件計(jì)算彈簧絲直徑d時(shí),應(yīng)以最大工作載荷代替式中的,則得mm與彈簧絲直徑d有關(guān)，因此應(yīng)反復(fù)計(jì)算。四、彈簧的變形和剛度由材料力學(xué)可知，圓柱形壓縮（拉伸）螺旋彈簧受載荷后產(chǎn)生的軸向變形量為：（1）對(duì)于壓縮彈簧和無(wú)初應(yīng)力的拉伸彈簧（2）對(duì)于有初應(yīng)力的拉伸彈簧為初拉力彈簧的剛度用表示，拉伸和壓縮彈簧的剛度為定剛度的壓縮和拉伸彈簧的剛度為五、彈簧的穩(wěn)定性壓縮彈簧的自由高度與中徑D之比，稱(chēng)為高徑比，即為保證壓縮彈簧的穩(wěn)定性，其高徑比b值應(yīng)滿足下列要求：

6、兩端固定時(shí)一端固定另一端自由轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)兩端均自由轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)當(dāng)b值不滿足上述要求時(shí)，應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算。保持穩(wěn)定時(shí)的臨界載荷由下式計(jì)算可保證彈簧的穩(wěn)定性，最大工作載荷與臨界載荷之間應(yīng)滿足以下關(guān)系不穩(wěn)定系數(shù)CB六、受靜載荷圓柱形螺旋彈簧的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的一般步驟如下：1.選擇材料和確定許用應(yīng)力。(1)初選彈簧指數(shù)C(2)根據(jù)初選C值及安裝空間估計(jì)中徑,估取彈簧絲直徑(3)選擇材料2.根據(jù)強(qiáng)度條件試算彈簧絲直徑。3.根據(jù)變形條件計(jì)算彈簧工作圈數(shù)。4.計(jì)算彈簧主要尺寸。5.驗(yàn)算穩(wěn)定性。6.繪制彈簧工作圖。彈簧的應(yīng)用彈簧的應(yīng)用彈簧的應(yīng)用