材料力學(xué)CH16

1、第十六章 彈 簧 16-1 彈簧概述16-2 圓柱螺旋彈簧的結(jié)構(gòu)、制造、材料及許用應(yīng)力16-3 圓柱螺旋壓縮（拉伸）彈簧的設(shè)計計算16-4 圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧的設(shè)計計算16-5 其它類型彈簧簡介概述1彈簧的功用 彈簧是一種彈性的元件，它具有剛度小、變形大、在載荷作用下易產(chǎn)生較大彈性變形等特點，在各類機(jī)械中應(yīng)用十分廣泛。2彈簧的分類按彈簧承受的載荷分：拉伸彈簧壓縮彈簧扭轉(zhuǎn)彈簧彎曲彈簧按照彈簧的形狀分：螺旋彈簧是用彈簧絲卷繞制成的，由于制造簡便，所以應(yīng)用最廣。在一般機(jī)械中，最常用的是圓柱螺旋彈簧。 彈簧的主要功用有：控制機(jī)構(gòu)的運動、緩沖和減振、儲存能量、測力以及改變機(jī)器的自振頻率等。螺旋彈簧碟形彈簧

2、板簧盤簧異型彈簧環(huán)形彈簧 16-1 彈簧概述概述 16-1 彈簧概述各類彈簧圓柱螺旋彈簧的結(jié)構(gòu)制造材料116-2圓柱螺旋彈簧的結(jié)構(gòu)、制造、材料及許用應(yīng)力一、圓柱螺旋彈簧的結(jié)構(gòu)形式圓柱螺旋壓縮彈簧 圓柱螺旋拉伸彈簧二、圓柱螺旋彈簧的制造卷制掛鉤的制作或端面圈的精加工熱處理工藝試驗及強(qiáng)壓處理。 螺旋彈簧的制造工藝包括：圓柱螺旋彈簧的結(jié)構(gòu)制造材料2三、彈簧的材料及許用應(yīng)力為了使彈簧能夠可靠地工作，彈簧材料必須具有高的彈性極限和疲勞極限，同時應(yīng)具有足夠的韌性和塑性，以及良好的可熱處理性。1常用彈簧鋼 2材料選擇選擇彈簧材料時，應(yīng)考慮其用途、使用條件(載荷性質(zhì)、大小及循環(huán)特性、工作持續(xù)時間、工作溫度等)

3、以及加工、熱處理和經(jīng)濟(jì)性等因素。碳素彈簧鋼(如65、70鋼)：價格便宜、來源方便，但彈性極限低；低錳彈簧鋼(如65Mn)：淬透性好、強(qiáng)度較高，淬火后易產(chǎn)生裂紋；硅錳彈簧鋼(如60Si2MnA)：彈性極限高，回火穩(wěn)定性好，力學(xué)性能良好；鉻釩鋼(如50CrVA)：耐疲勞和抗沖擊性能好，價格貴，用于要求高的場合。圓柱螺旋拉壓彈簧計算2彈簧材料及許用應(yīng)力 圓柱螺旋拉壓彈簧計算216-3 圓柱螺旋壓縮(拉伸)彈簧的設(shè)計計算一、特性曲線 彈簧應(yīng)具有經(jīng)久不變的彈性。在設(shè)計彈簧時，應(yīng)使其工作應(yīng)力在彈性極限范圍內(nèi)。表示彈簧載荷和變形的關(guān)系曲線稱為特性曲線。彈簧的特性曲線作為檢驗和試驗時的依據(jù)之一，通常應(yīng)繪制在彈

4、簧的工作圖中。拉伸彈簧特性曲線壓縮彈簧特性曲線 圓柱螺旋拉壓彈簧計算2二、圓柱螺旋彈簧受載時的應(yīng)力及變形 圓柱螺旋彈簧受壓或受拉時，彈簧絲的截面上主要受到橫向剪力和扭矩。下面以壓縮彈簧承受軸向載荷的情況進(jìn)行分析。D/2FFT=FD2d 彈簧的受力分析 各符號的意義圓柱螺旋拉壓彈簧計算2 彈簧的受力分析圓柱螺旋拉壓彈簧計算2二、圓柱螺旋彈簧受載時的應(yīng)力及變形 圓柱螺旋彈簧受壓或受拉時，彈簧絲的截面上主要受到橫向剪力和扭矩。下面以壓縮彈簧承受軸向載荷的情況進(jìn)行分析。D/2FFT=FD2d 彈簧的受力分析 彈簧絲的應(yīng)力分析 圓柱螺旋拉壓彈簧計算2 彈簧鋼絲的受力分析圓柱螺旋拉壓彈簧計算2二、圓柱螺旋

5、彈簧受載時的應(yīng)力及變形 圓柱螺旋彈簧受壓或受拉時，彈簧絲的截面上主要受到橫向剪力和扭矩。下面以壓縮彈簧承受軸向載荷的情況進(jìn)行分析。D/2FFT=FD2d 彈簧的受力分析 彈簧絲的應(yīng)力分析 彈簧的變形與剛度分析 圓柱螺旋拉壓彈簧計算2 彈簧的變形與剛度分析圓柱螺旋拉壓彈簧計算2二、圓柱螺旋彈簧受載時的應(yīng)力及變形 圓柱螺旋彈簧受壓或受拉時，彈簧絲的截面上主要受到橫向剪力和扭矩。下面以壓縮彈簧承受軸向載荷的情況進(jìn)行分析。D/2FFT=FD2d 彈簧的受力分析 彈簧絲的應(yīng)力分析 彈簧的變形與剛度分析 彈簧的剛度 彈簧產(chǎn)生單位變形所需的載荷稱為彈簧的剛度，用K表示。n8DGdFK34F（式16-9）圓柱

6、螺旋拉壓彈簧計算1三、幾何參數(shù)計算普通圓柱螺旋彈簧的主要幾何尺寸：外徑D 、中徑D2、內(nèi)徑D1、節(jié)距p、螺旋升角 、彈簧絲直徑d。 旋繞比：dD鋼絲直徑中徑C2曲度系數(shù)：C615. 04-4C1-4CK四、圓柱螺旋壓縮（拉伸）彈簧的設(shè)計計算設(shè)計方法和步驟: 1) 根據(jù)工作情況及具體條件選定材料；2) 選擇旋繞比C，通?？扇 5 8，并算出曲度系數(shù)K值；3) 根據(jù)安裝空間初設(shè)彈簧中徑D，由C值估取彈簧絲直徑d，并查取彈簧絲 的許用應(yīng)力；4) 試算彈簧絲直徑d5) 根據(jù)變形條件求出彈簧工作圈數(shù)：對于壓縮彈簧或無預(yù)應(yīng)力的拉伸彈簧6) 檢查D、D1、H0是否符合安裝要求等;7) 驗算： CKFdma

7、x6 . 13228CFGdn圓柱螺旋拉壓彈簧計算3強(qiáng)度驗算穩(wěn)定性驗算彈簧的強(qiáng)度驗算彈簧的穩(wěn)定性驗算圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧計算1一、圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧的結(jié)構(gòu)及特性曲線二、圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧受載時的應(yīng)力及變形扭轉(zhuǎn)彈簧主要用于壓緊、儲能或傳遞扭矩。1圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧的結(jié)構(gòu)2圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧的特性曲線minmaxlimTTlimTmaxTmin圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧工作時，彈簧絲主要承受彎曲應(yīng)力作用。應(yīng)力與變形分析16-4 圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧的設(shè)計計算扭轉(zhuǎn)彈簧的應(yīng)力與變形分析圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧計算2 設(shè)計方法和步驟: 1) 根據(jù)工作情況及具體條件選定材料及許用應(yīng)力；2) 選擇旋繞比C，并算出補償系數(shù) K1值； 3)試算彈簧絲直徑dbTKd1 . 0max14) 根據(jù)變形條件求出彈簧工作圈數(shù)：TDEIn1805）計算彈簧絲長度