彈簧設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)ppt課件(已修改)
2025-05-15 22:54 本頁(yè)面
【正文】 彈簧設(shè)計(jì) 目錄 一 彈簧概述 二 圓柱螺旋彈簧的結(jié)構(gòu)、制造、 材料及許用應(yīng)力 五 其它彈簧簡(jiǎn)介 三 圓柱螺旋拉壓彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算 四 圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算 工作特點(diǎn)： 彈簧在外力作用下能產(chǎn)生較大的彈性變形， 在機(jī)械設(shè)備中被廣泛用作彈性元件 。 功用： 1. 控制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)或零件的位置 。 如凸輪機(jī)構(gòu)、離合器、閥門等； 一 彈簧的功用和類型 3. 存儲(chǔ)能量 。 如鐘表儀器中的彈簧； 4. 測(cè)量力的大小 ； 如彈簧秤中的彈簧 螺旋 彈簧 圓柱形 截錐形 按形狀分 按受載分 拉伸彈簧 壓縮彈簧 扭轉(zhuǎn)彈簧 5. 改變系統(tǒng)的自振頻率。 分類 2. 緩沖吸振 。 如車輛彈簧和各種緩沖器中的彈簧 ； 分類 螺旋彈簧 圓柱形 截錐形 按形狀分 按受載分 拉伸彈簧 壓縮彈簧 扭轉(zhuǎn)彈簧 環(huán)形彈簧 平面渦圈彈簧 儀表 中儲(chǔ)能用 板彈簧 碟形彈簧 潘存云教授研制 潘存云教授研制 特種彈簧 二 圓柱螺旋彈簧的結(jié)構(gòu)、制造方法、 材料及許用應(yīng)力 一、圓柱螺旋彈簧的結(jié)構(gòu)形式 壓縮彈簧在自由狀態(tài)下，各圈之間留有一定間距 δ 。 δ 支承圈或死圈 兩端有 3/4~5/4圈并緊，以使彈簧站立平直，這部分不參與變形。 不磨平 磨平 端部磨平 重要彈簧 端部不磨平 一般用途 磨平長(zhǎng)度不小于 3/4圈，端部厚度近似為 d/4 d/4 壓縮彈簧的總?cè)?shù)： n1 = n+(~) 為使工作平穩(wěn)， n1的尾數(shù)取 1/2 變形用 n為有效圈數(shù) 圓柱螺旋壓縮彈簧 拉伸彈簧 a) 各圈相互并緊 δ =0； b) 制作完成后具有初拉力； c) 端部做有拉鉤，以便安裝和加載。 拉鉤形式： 半圓鉤環(huán)型、圓鉤環(huán)型、 轉(zhuǎn)鉤、可調(diào)轉(zhuǎn)鉤。 改進(jìn)后的結(jié)構(gòu) 拉伸彈簧的結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算與壓縮彈簧相同。 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、但彎曲應(yīng)力大。應(yīng)用于中小載荷與不重要的場(chǎng)合 。 特點(diǎn)：彎曲應(yīng)力小。適用于變載荷的場(chǎng)，但成本較高。 二、彈簧的制造 制造過程： 卷繞、端面加工 (壓簧 )或拉鉤制作（拉簧或扭簧）、熱處理和工藝性試驗(yàn)。 冷卷： d10 mm 熱卷 ： d≥ 10 mm， 卷制溫度： 800~1000℃ → 低溫回火，消除應(yīng)力 → 淬火、回火 強(qiáng)壓處理：將彈簧預(yù)先壓縮到超過材料的屈服極限，并保持一定時(shí)間后卸載，使簧絲表面層產(chǎn)生與工作應(yīng)力相反的殘余應(yīng)力，受載時(shí)可抵消一部分工作應(yīng)力。 ▲ 對(duì)于重要壓縮彈簧，為了保證承載面與軸線垂直， 端部應(yīng)磨平 經(jīng)強(qiáng)壓處理可提高承載能力。 ▲ 拉伸彈簧，為了便于聯(lián)接與加載，兩端制有拉構(gòu)。 工藝試驗(yàn)包括：耐沖擊、疲勞等試驗(yàn) 。 三、彈簧的材料及許用應(yīng)力 要求： 高的彈性極限、疲勞極限、一定的沖擊韌性、 塑性和良好的熱處理性能。 材料： 優(yōu)質(zhì)碳素彈簧鋼、合金彈簧鋼、有色金屬合金 。 彈簧的材料 碳素彈簧鋼： 含碳量在 ~%之間，如 6 70、 85 合金彈簧鋼： 硅錳鋼、鉻釩鋼。 有色金屬合金： 硅青銅、錫青銅、鈹青銅。 優(yōu)點(diǎn)： 容易獲得、價(jià)格便宜、熱處理后具有較高的強(qiáng) 度，適宜的韌性和塑性。 缺點(diǎn)： 當(dāng) d12 mm，不易淬透，故僅適用于小尺寸的 彈簧。 優(yōu)點(diǎn)： 適用于承受變載荷、沖擊載荷或工作溫度較高 的彈簧。 選用原則： 充分考慮載荷條件（載荷的大小及性質(zhì)、工作溫度和周圍介質(zhì)的情況）、功用及經(jīng)濟(jì)性等因素。一般應(yīng)優(yōu)先采用碳素碳簧鋼絲。 彈簧的許用應(yīng)力 彈簧的許用應(yīng)力主要取決材料品質(zhì)、熱處理方法、載荷性質(zhì)、彈簧的工作條件和重要程度，以及簧絲的尺寸等 彈簧按載荷分為三類： I類彈簧： 受變載荷作用次數(shù) 106， 或很重要的彈簧。 II類彈簧： 受變載荷作用次數(shù)在 103 ~ 105 ， 或受沖擊 載荷的彈 簧，或受靜載荷的重要彈簧。 III類彈簧： 受變載荷作用次數(shù)在 103 ， 或受靜載荷 的彈簧。 在選取材料和確定許用材料試 ,如下情況應(yīng)適當(dāng)調(diào)整 A 對(duì)重要彈簧 ,其損壞對(duì)整個(gè)機(jī)器有重大影響時(shí) ,許用應(yīng)力應(yīng)適當(dāng)降低 B 經(jīng)強(qiáng)壓處理的彈簧 ,能提高其疲勞極限 ,對(duì)改善載荷下的松弛有明顯效果 ,可是適當(dāng) 提高許用應(yīng)力 C 經(jīng)噴丸處理的彈簧 ,能適當(dāng)提高疲勞強(qiáng)度或疲勞壽命 ,其許用應(yīng)力可提高 20% D 工作溫度超過 60176。 c 時(shí)應(yīng)對(duì)其切變模量進(jìn)行修正 ,其修正公式 Gt=Kt*G G 常溫下的切變模量 Gt 工作溫度下的切變模量 Kt 溫度修正系數(shù) 潘存云教授研制 表 16—1 螺旋彈簧的常用材料和許用應(yīng)力 材 料 名 稱 牌號(hào) 6 70 –40~120 碳素彈簧 鋼絲 Ⅰ , Ⅱ , Ⅲ , Ⅳ 60Si1Mn 480 640 800 –40~200 45~50HRC 合金彈 簧鋼絲 Ⅰ 類 彈簧 [τI] 青銅絲 Ⅱ 類 彈簧 [τII] Ⅲ 類 彈簧 [τIII] 推薦使用 溫度 ℃ 推薦硬度 范圍 特性及用途 強(qiáng)度高，性能好，但尺寸大了不易淬透，只適用于小彈簧。 50CrVA 450 600 750 –40~210 45~50HRC 4Cr13 450 600 750 –40~300 48~53HRC
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