文档介绍：第20章弹簧
概述
弹簧的功用
(1)存储能量:机械式手表中、气枪、玩具枪中的弹簧
(2)吸收振动:沙发弹簧、板弹簧,摩托车中的阻尼弹簧
(3)机械零件位置及作用力的控制:如圆珠笔、凸轮的锁
合弹簧,各种夹子中的弹簧
(4)测力弹簧;弹簧秤(利用力与弹簧之间的线性关系)
弹簧:是一般种弹性元件,具有多次重复地随外载荷的大小而作相应的弹性变形,卸载后又能立即恢复原状的特性,具有如下功能:
弹簧的种类
按受力性质分: 拉伸弹簧
压缩弹簧
扭转弹簧
弯曲弹簧
按弹簧形状分:螺旋弹簧
板弹簧
碟形弹簧
环形弹簧
盘形弹簧
异形弹簧
圆柱
圆锥
曲母线
等螺距
非等螺距
材料与制造
◆材料要求(一般认为受脉动载荷,即脉动应力)
(1)高疲劳强度(2)高弹性极限
(3)高冲击韧性(防止突然断裂) (4)很好的热处理性能
◆常用材料()
◆选用材料的注意点:
(1)使用条件(载荷大小、方向、循环特性、温度、工作介质等)
(2)功用(3)重要程度
◆弹簧加工—卷制 d>8mm 热卷制:加热—卷制—淬火—回火
d<8mm 冷卷制:卷制—低温回火
◆强压处理:(P453上)
◆表面要求:光洁、无裂纹、无伤痕
◆弹簧丝直径系列:P433
弹簧工作原理
特性曲线
四种典型类型
弹簧刚度
弹簧的变形能
变刚度
变刚度
定刚度
定刚度
受变载荷或冲击载荷时,最好将弹簧设计成变刚度,随着
载荷的增加弹簧刚度将越来越大
无摩擦
有外部摩擦,消耗能量
环形、蝶形、板弹簧
有内部摩擦,消耗能量
非金属材料制弹簧
拉伸(压缩)弹簧计算
弹簧强度计算
(以压簧为例,F为压力)
簧丝受力分析
切向力
法向力
扭矩
弯矩
★弹簧指数(旋绕比)
其中D2为弹簧中径,d为簧丝直径
C大,弹簧刚度小,易发生抖动
C小,加工困难,且簧丝内外侧的应力悬殊,刚度大,材料利用律低
强度条件:
(1)d 应符合标准直径
(2)选定d,查取[τT],再
计算d,比较,差距大,
重新计算
(3)C在计算前应事先假定,
一般 C = 5 ~ 8
注意:
目的:确定弹簧直径D2和弹簧丝直径d
弹簧刚度计算—确定弹簧圈数
Ds弧段上两端截面的
相对转角为dθ
两端截面的轴向位移为
积分后得
变换上式
弹簧刚度为
目的:确定弹簧的圈数n
压缩弹簧的稳定性问题
一般H0/D2≤3~5时不会出现失稳现象
取值与端部固定方式有关
均为回转端时≤
均为固定端时≤
一端固定,一端回转时≤
解决措施:
(1)加导向杆
(2)加导向套
(3)端面加工与轴心线垂直
(要求较高)