機械設計基礎chap彈簧資料PPT課件

1、拉伸拉伸壓縮壓縮扭轉扭轉彎曲彎曲螺螺旋旋形形其其它它形形按形狀按載荷18-1 彈簧的類型和功用第1頁/共20頁 1 控制機械的運動，例如內燃機中控制氣缸閥門啟閉的彈簧、離合器中的控制彈簧；2 吸收振動和沖擊能量，例如各種車輛中的減振彈簧 及各種緩沖器的彈簧等；板簧 二、彈簧的功用3 存儲和釋放能量，復位，例如鐘表彈簧、槍栓彈簧等；4 測量力的大小，例如彈簧秤和測力器中的彈簧等等。第2頁/共20頁18-2 彈簧的制造、材料和許用應力 一、彈簧制造 1螺旋彈簧的制造螺旋彈簧的制造工藝過程工藝過程 繞制；繞制； 鉤環(huán)制造；鉤環(huán)制造； 端部的制作與精加工；端部的制作與精加工； 熱處理；熱處理；工藝試驗

2、等，對于重要的彈簧還要進行強壓處理。工藝試驗等，對于重要的彈簧還要進行強壓處理。2 彈簧的彈簧的繞制方法繞制方法 冷卷法冷卷法： 簧絲直徑簧絲直徑d8mm的采用冷卷法繞制。的采用冷卷法繞制。 冷態(tài)下卷繞的彈簧常用冷拉并經預先熱處理的優(yōu)質冷態(tài)下卷繞的彈簧常用冷拉并經預先熱處理的優(yōu)質碳素彈簧鋼絲，卷繞后一般不再進行淬火處理，只須低溫碳素彈簧鋼絲，卷繞后一般不再進行淬火處理，只須低溫回火以消除卷繞時的內應力?；鼗鹨韵砝@時的內應力。第3頁/共20頁 熱卷法：熱卷法： 簧絲直徑較大（簧絲直徑較大（d8mm）的彈簧則用熱卷法繞制。的彈簧則用熱卷法繞制。在熱態(tài)下卷制的彈簧，卷成后必須進行淬火、中溫回火在

3、熱態(tài)下卷制的彈簧，卷成后必須進行淬火、中溫回火等處理。等處理。第4頁/共20頁二、彈簧材料彈簧材料 要求：較高的強度極限和屈服極限，較高的彈性極限、疲勞極限、沖擊韌性、塑性和良好的熱處理工藝性等。1 碳素彈簧鋼碳素彈簧鋼 c c=0.6=0.60.9%0.9%， 65 65、7070、85 85 強度高，性能好，適于做小彈簧，d12mmd12mm時不易淬透2 合金彈簧鋼彈簧鋼 6060Si2MnSi2Mn、60Si2MnA60Si2MnA：彈性好，回火穩(wěn)定，易脫碳，適彈性好，回火穩(wěn)定，易脫碳，適于做受大載荷的彈簧于做受大載荷的彈簧4 4Cr13Cr13：耐腐蝕，耐高溫，適于做大彈簧1 1Cr1

4、8Ni9TiCr18Ni9Ti：耐腐蝕，耐高溫，適于做小彈簧Co40CrNiTiMoCo40CrNiTiMo：耐腐蝕，高強度，無磁，高彈性不銹鋼表18-1第5頁/共20頁 3 有色金屬合金Qsi-3Qsi-3、QSn4-3QSn4-3：耐腐蝕，防磁好Qbe2Qbe2：耐腐蝕，防磁，導電性及彈性好三、彈簧彈簧的許用應力表18-1、表18-21 確定彈簧許用應力時應考慮材料、品種、材料質量、熱處理方式、載荷性質、工作條件、重要程度、彈簧絲直徑2 按載荷性質分類類受變載荷次數(shù)106次以上。內燃機氣門彈簧、電磁制動器類受變載荷次數(shù)103 105次以上。調速器、安全閥、一般車輛類受變載荷次數(shù)103以下。

5、摩擦式安全離合器第6頁/共20頁一、 彈簧的主要尺寸 18-3 圓柱螺旋壓縮與拉伸彈簧的應力與變形彈簧絲直徑d d 彈簧圈外徑D D 彈簧圈內徑D D1 1 彈簧圈中徑D D2 2 節(jié)距t t螺旋升角：99自由長度H H0 0第7頁/共20頁二、彈簧的受力 忽略彈簧絲彎曲，T產生的應力：受力：剪力F T=FD2/2 3232816/2/dFDdDFWTTF產生的應力：2 4dF最大切應力：彈簧絲截面內側23223221848 DddFDdFdFD第8頁/共20頁22223221848 DddFDdFdFDdDC2令822dFDK旋繞比(彈簧指數(shù))C：衡量彈簧曲率的重要參數(shù)。簧絲最大切應力：三、

6、彈簧的強度 K曲度系數(shù)曲度系數(shù) 圖圖18-628dFCK8FKCd 鋼絲直徑第9頁/共20頁分析：(1) 第二項反映了彈簧絲曲率對第二項反映了彈簧絲曲率對扭切應力影響。扭切應力影響。 T，aa 與與bb相對轉動，相對轉動，ab3/4圈，厚度=d/4不磨平：不多用總圈數(shù)n1(有支承圈)：n1=n+(1.5 2.5)節(jié)距t：t=d+t間距：2Dtarc2：最大工作載荷最大工作載荷F2時時 的的彈簧變形量彈簧變形量螺旋升角：n8 . 02t=(0.3 0.5)D2, =5 9第13頁/共20頁彈簧絲材料的長度L L：cos12nDL 自由高度H0：兩端并緊不磨平結構：H0=n +(n1+1)d兩端并

7、緊磨平結構：H0=n +(n1-0.5)d2 穩(wěn)定性計算 為了便于制造和失穩(wěn)，建議彈簧的長徑比 b b = = H H0 0/D/D2 2 取值為：兩端均為鉸支端，b b2.62.6；兩端均為固定端時，b b5.35.3 ；一端固定而另一端鉸支時，b b3.73.7 如果b b大于上述數(shù)值時，則必須進行穩(wěn)定性計算，并限制F F 小于失穩(wěn)時的臨界載荷 F Fcrcr。一般取 F F = = F Fcrcr/(2/(22.5)2.5)， 第14頁/共20頁3 壓縮彈簧特性曲線載荷變形曲線F1最小工作載荷，安裝時必須施加， F1=(0.2 0.5)F2F2最大工作載荷， Flim極限載荷，達到s時的

8、載荷H1 、 H2 、 Hlim F1 、F2 、Flim作用時的彈簧高度1 、 2 、 lim F1 、F2 、Flim時的彈簧變形為避免并緊，規(guī)定20.8n彈簧剛度： constFFk2211彈簧特性曲線是檢驗和試驗的依據(jù)。第15頁/共20頁 卷制時有初拉力， =0 掛鉤形式：4 拉伸彈簧結構特點半圓鉤環(huán)形圓鉤環(huán)形結構簡單，制造方便，彎曲應力大，適于中小載荷和不重要場合兩端具有轉鉤環(huán)形：活動鉤，彎曲應力較小可調式拉伸彈簧：改進掛鉤形式：彎曲應力小第16頁/共20頁 要求：強度、剛度、穩(wěn)定性二、設計計算設計計算已知設計內容F2、2工作條件空間位置已知F2、2工作條件空間位置材料、結構型式d, D2(GB), nt,，H0，L方法： 試算法第17頁/共20頁18-5 其它彈簧簡介一、圓柱螺旋扭轉彈簧承受繞軸線力矩：用于壓緊或儲能，如門的復位外加力矩M時，圓截面彈簧絲的最大彎曲應力與強度條件：32311dMKWMK44141CCK曲度系數(shù) =1.25(表18-1)扭轉變形：EInMDEIMl2rad特點特點：精度高的，圈與：精度高的，圈與圈之間有間隙，圈之間有間隙，以防摩擦以防摩擦第18頁/共20頁特點：薄鋼板沖制而成， 外形象碟子，變剛度二、蝶形彈簧當h/t=1.