汽車用螺旋彈簧創(chuàng)新設(shè)計

1、汽車用螺旋彈簧創(chuàng)新設(shè)計1.圓柱螺旋壓縮彈簧 懸架彈簧、氣門彈簧等。2.圓柱螺旋拉伸彈簧 各種拉簧3.圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧 離合器踏板扭簧，變速手柄扭簧等4.圓錐螺旋彈簧 自由艦后懸架截錐螺旋彈簧等5.扭桿彈簧 行李箱蓋扭簧最常用的圓柱螺旋壓縮彈簧符號： n 彈簧有效圈數(shù) D 彈簧中徑 mm d 彈簧鋼絲直徑 mm G 彈簧材料的切邊模量 (冷卷制 熱卷制 C 旋繞比 K 應(yīng)力修正系數(shù) t 彈簧節(jié)距 mm F1 彈簧安裝時的予加載荷 N Ip 材料截面極慣性矩 ， 圓形截面為圓柱螺旋壓縮彈簧的計算公式載荷 F 與變形 f 的簡化計算式： mm載荷與應(yīng)力的計算式： 3.彈簧剛度k N/mm4.工作圈數(shù)

2、n 5. 旋繞比 C=D/d 可采用下表的推薦值： 表1d(mm)0.2-0.40.5-11.1-2.22.5-67-1618-50C=D/d7-145-125-104-94-84-6彈簧節(jié)距t與自由高度H0H0和t可參照下表2：總?cè)?shù)n1節(jié)距t端部形式n+1.5兩端圈磨平n+2n+2.5n+2兩端圈不磨n+2.5壓縮彈簧自由高度H0可參照表3計算：總?cè)?shù)n1自有高度H0端部形式n+1.5nt+d兩端圈磨平n+2nt+1.5dn+2.5nt+2dn+2nt+3d兩端圈不磨n+2.5nt+3.5d壓縮彈簧的典型圖樣以下兩種表達方式皆可： 彈簧技術(shù)要求含： 1. 總?cè)?shù) 2. 工作圈數(shù) 3. 繞制

3、方向 4. 外表處理 5. 制造技術(shù)條件 6. 設(shè)計計算參數(shù) 螺旋彈簧壓縮、拉伸的許用應(yīng)力許用應(yīng)力按所受載荷類型可分三類：類載荷：交變載荷次數(shù)在 以上 的彈簧 。類載荷：交變載荷次數(shù)在 次 范圍內(nèi)的載荷，以及沖擊載荷等彈簧 。類載荷：受靜載荷以及交變載荷次數(shù)在 次以下的載荷等。 冷拔材料的許用剪切應(yīng)力MPa 注：不適用于直徑小于 表4 1mm的鋼絲鋼絲類型油淬火回火鋼絲碳素鋼絲或琴鋼絲不銹鋼絲許用剪應(yīng)力類0.55 b0.50b0.40b類（0.40 0.47）b（0.38 0.45）b（0.30 0.35）b類（0.35 0.40）b（0.30 0.38）b（0.25 0.30）b具體冷拔材料

4、的許用剪切應(yīng)力MPa注：不適用于直徑小于 表5 1mm的鋼絲材料65Mn55Si2Mn; 55Si2MnB;60Si2Mn;60Si2MnA;50CrVA不銹鋼絲許用剪應(yīng)力類570740710類455590570類340445430選取許用應(yīng)力的原那么1.對于行駛平安有重大影響的彈簧，許用剪切應(yīng)力應(yīng)適當(dāng)降低。2.當(dāng)彈簧的實際剪切應(yīng)力大于許用應(yīng)力而又無法通過調(diào)整彈簧設(shè)計參數(shù)來降低時，那么可考慮采用強壓處理或噴丸處理等工藝措施來實現(xiàn)。彈簧強壓處理和噴完處理強壓處理： 壓縮型拉伸型螺旋彈簧外表承受剪切應(yīng)力,越往中心去剪切應(yīng)力越小，心部為零。如果彈簧中的剩余應(yīng)力與工作應(yīng)力方向相反時，那么可提高彈簧的承

5、載能力和疲勞壽命。 強壓處理是將彈簧壓至材料層的應(yīng)力超過屈服點，使外表產(chǎn)生負剩余應(yīng)力。 但是，經(jīng)強壓處理后彈簧的自由高度會縮短，制造中應(yīng)予以考量。 “強壓處理與“立定處理的區(qū)別在于前者將彈簧壓縮到材料的屈服極限，而后者僅壓縮到工作極限高度或并圈高度數(shù)次。 如果強化處理得當(dāng)，在同樣的工作條件下，彈簧的疲勞壽命可以提高5-35%左右。強化處理僅適用于重要彈簧，譬如氣門彈簧、懸架彈簧等，對于一般彈簧那么大可不必進行。 2.彈簧的噴丸處理： 不要將普通另件的噴砂處理誤認為噴外處理。前者是清理工藝而后者是強化處理工藝，它是提高彈簧疲勞壽命的最有效方法之一。 噴丸處理是將細鋼絲切成微段譬如0.5-1mm的

6、等長顆粒以高速例如12米/秒) 擊打彈簧的外表層，使其發(fā)生塑性變形，從而形成一定厚度的外表強化層。 強化層內(nèi)形成了較高的剩余壓應(yīng)力，由此可以抵消一局部彈簧受交變載荷后所產(chǎn)生的局部最大拉應(yīng)力，從而提高了彈簧的疲勞強度。 除此之外，噴丸處理還可消除彈簧外表的疵點、脫碳嚴(yán)重降低彈簧的疲勞強度和微小缺陷，從而消除或減少了疲勞源。 應(yīng)當(dāng)指出，噴丸后的彈簧長度會變短，制定工藝時應(yīng)予以考慮。噴丸處理和強化處理可同時在重要彈簧上采用，譬如懸架彈簧。 彈簧的外表處理1.彈簧的金屬保護層： 鍍鋅處理：鋅在枯燥空氣中較安定，不變化。在潮濕空氣中會產(chǎn)生一層氧化鋅白色薄膜，它可阻止彈簧繼續(xù)遭受腐蝕，可用于彈簧在一般大氣

7、條件下防腐。但凡與硫酸、鹽酸和苛性鈉相接觸的彈簧那么不宜用鍍鋅處理。 鍍鋅后的彈簧還可經(jīng)鈍化處理，藉以進一步提高保護性能和增加美觀。 鍍鋅層厚一般在6-24微米范圍內(nèi)選取。2. 彈簧的化學(xué)保護層 2-1.氧化處理：亦稱發(fā)黑處理。外表產(chǎn)生一層磁性氧化鐵膜，厚度約為0.6-2微米。該氧化膜薄且有氣孔，其防護能力較差，僅適用于腐蝕性不強的介質(zhì)中的彈簧。氧化處理本錢低，生產(chǎn)率高，廣泛地利用于普通彈簧上。 2-3.磷化處理：將彈簧置入含有錳、鐵、磷的磷酸鹽中，使彈簧外表產(chǎn)生一層不溶于水的磷酸鹽薄膜的方法叫做磷化。膜厚約5-20微米，其抗腐蝕能力是氧化處理的2-10倍。與鍍鋅處理一樣，在彈簧酸洗后磷化過程

8、中，會產(chǎn)生大量的氫氣使彈簧產(chǎn)生氫脆，因此需要去氫處理。彈簧的熱處理熱處理工藝取決于材料的品種和加工狀態(tài)。 1.第一種類型：經(jīng)過強化處理的鋼絲，如碳素彈簧鋼絲琴鋼絲、油淬回火彈簧鋼絲和鋼帶，它們以冷成形工藝制作成彈簧，成形后只需進行去應(yīng)力退火處理。 2.第二種類型：但凡用熱成型和已退火材料冷卷的彈簧，均需進行淬火回火處理。彈簧硬度：65Mn HRc46-48; HRc52-54.60Si2MnA HRc46-48 HRc52-54; 50CrVA HRc46-48 HRc52-54圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧扭簧的結(jié)構(gòu)型式：扭簧設(shè)計參數(shù)扭簧鋼絲直徑 d mm扭簧圈中徑D mm D1 內(nèi)徑 mm D2 外徑

9、mm旋繞比 C=D/d 可按表1扭簧的試驗扭矩T Nm 彎曲應(yīng)力 N/m 5. 扭轉(zhuǎn)角rad) E 彈簧材料的彈性模量MPa) I 彈簧材料截面慣性矩 彈簧圈內(nèi)側(cè)的的最大應(yīng)力 Zm 彈簧材料的抗彎截面系數(shù) 圓形截面 7. 扭簧剛度 K N-mm/()工作圈數(shù) n 截錐螺旋彈簧圓錐螺旋彈簧 截錐螺旋彈簧的剛度特性是非線性的，圓錐角越大，彈簧剛度變化越大，自振頻率的變化越高，對于消除或緩和共振越有利。所以自由艦后懸架彈簧就采用錐形彈簧。然而錐角越大，材料利用率越低，大到一定程度時，彈簧可能發(fā)生自鎖而不能回彈。截錐螺旋彈簧的計算彈簧有效工作圈數(shù)n 2.彈簧壓并圈時的節(jié)距 t mm 3.彈簧螺旋角度 4.彈簧有效工作圈的自由高度 Ho mm Ho =n(R2 +R1)5. 任意彈簧圈 i 的半徑Ri6. 從大端工作圈到彈簧圈i的錢高度 Hi 7. 彈簧在變形Hi時的載荷計Fi (N)8. 彈簧在Hi時的變形 fi彈簧剪切應(yīng)力計算 扭桿彈簧 扭桿在汽車構(gòu)造上應(yīng)用較廣泛，例如:扭桿式懸架、行李箱蓋扭簧、動力轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)閥扭桿等。 1.扭矩T Nm2.角剛度kNm/rad) 3.載荷F (N) 系數(shù)C