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第十一章弹簧设计
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吸振、缓冲
完成预定的运动
储存或释放能量
测量力的装置

弹簧经常受到交变和冲击载荷
(1)要求
经久不变的弹力
高的静强度和疲劳强度
耐冲击
良好的塑性第十一章弹簧设计
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吸振、缓冲
完成预定的运动
储存或释放能量
测量力的装置

弹簧经常受到交变和冲击载荷
(1)要求
经久不变的弹力
高的静强度和疲劳强度
耐冲击
良好的塑性变形
热处理性能好
(2)常用材料
碳素弹簧钢:
适于做小的或要求不高的弹簧
合金弹簧钢;
热处理性能好、用于受载较大的弹簧
不锈钢:
耐腐蚀
按载荷性质
弹簧分成三类
I类:
II类:
III类:
承受变载、冲击作用次数
承受变载、冲击作用次数
承受变载或不太重要的弹簧
作用次数
非金属材料(橡胶弹簧等)
二、圆柱螺旋拉、压弹簧的设计

(1)压缩弹簧
两端面圈并紧磨平
支承端面与轴线垂直
LI、LII型:
两端面圈并紧不磨平
(2)拉伸弹簧
LVII型:
YI型:
YIII型:
挂钩可转任意方向、用于受力较大场合
挂钩过渡处弯曲应力大、簧丝
YI型
YIII型
LI型
LII型
LVII型

簧丝直径
外径
内径
中径
节距
螺旋升角
压簧自由高度
有效圈数
总圈数
拉簧长度
弹簧指数
衡量弹簧曲率重要参数
(
或
)
弹簧软、易变形
容易绕制
产生颤动、不稳定
通常取
或按表选

(1)压缩弹簧
弹簧所受载荷与变形的关系曲线
自由高度
未受载
受
高度
变形
受
高度
变形
受
高度
变形
产生的
产生的应力达到材料剪切弹性极限
工作行程
弹簧刚度
(2)拉伸弹簧
自由高度
未受载
受
高度
变形
受
高度
变形
受
高度
变形
工作行程
弹簧刚度
无初应力的弹簧
有初应力的弹簧
绕制时各圈间有一定的压紧力,
簧丝中产生一定的预紧力F0,
当工作载荷大于F0时,弹簧才能伸长
为产生假想变形量x的初拉力F0
弹簧刚度
(3)
与
非线性关系时的特性曲线
上部:
小
变形难(
大)
下部:
大
变形易(
小)
受载后,下部先压紧,上部再压缩

满足强度条件
满足刚度条件
满足稳定性条件
满足强度条件
满足刚度条件
拉簧
压簧
强度条件
刚度条件
簧丝直径d
弹簧圈数n
稳定性验算
(1)强度条件
弹簧剖面的应力
叠加后剪切应力最大值
考虑弹簧曲率及螺旋升角的影响最大剪切应力
最大扭剪应力
剪切力
剪应力
转矩
在靠近弹簧
轴线的一侧
簧丝受扭是曲杆受扭
内侧单位长度扭转变形大
曲度系数
4)其他几何尺寸
弹簧外径D

取
取
其中
最小节距p

自由高度H0

无载时螺旋
升角
且

5)稳定性验算
计算b
两端固定时b<
设计内容设计依据方案2方案3
三、其它弹簧简介

扭矩
与扭转角
为线性关系
设计方法
与圆柱螺旋拉、压弹簧相似
强度条件
变形条件
簧丝直径d
弹簧圈数n

刚度很大的压缩弹簧
受轴向载荷
锥角减小
产生轴向变形
U为弹簧所吸收的变形能
卸载过程与加载过程重合
吸收的能量全部释放
加载近似为直线OA
卸载为曲线OBA
阴影面积为摩擦耗能
OAC面积为吸收的变形能
吸振能力

受轴向载荷
内环直径减小
外环直径增大
弹簧压缩
刚度相当大的压缩弹簧
卸载开始的AB段为直线,弹性内力
需要先克服摩擦力,故不能立即恢
复变形
卸载为AB段和BO段
达70%,具有很大的消振能力

(1)矩形弹簧
最大弯
曲应力
最大变形
(2)梯形弹簧
每个剖面的弯曲
应力相等
(3)重叠板弹簧
将梯形板切成等宽块
重叠起来
形成板弹簧
Thankyou