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1、会计学1第第15章章-弹簧弹簧(tnhung)第一页，共42页。弹簧的类型弹簧的类型(lixng)和特性曲线和特性曲线表15.115.2 圆柱(yunzh)螺旋弹簧的类型与特性曲线、制造及许用应力（1）弹簧(tnhung)的类型第1页/共42页第二页，共42页。第2页/共42页第三页，共42页。（2）弹簧(tnhung)的特性线和刚度对于变刚度弹簧（例如圆锥型螺旋弹簧为渐增型曲线当载荷(zi h)达到一定程度后，刚度集聚增加，起到保护弹簧的作用。第3页/共42页第四页，共42页。（3）弹簧(tnhung)的变形能（弹簧(tnhung)功）在加载过程中弹簧(tnhung)所吸收的能量为变形能OA
2、B面积 弹簧在工作过程(guchng)中，若存在摩擦，将因摩擦而消耗一部分能量U0U0与U的比值称为阻尼系数 即 R=U0/U阻尼系数越大缓冲吸振的能力越强图15.1第4页/共42页第五页，共42页。圆柱形螺旋弹簧的结构、材料圆柱形螺旋弹簧的结构、材料圆柱形螺旋弹簧的结构、材料圆柱形螺旋弹簧的结构、材料(cilio)(cilio)(cilio)(cilio)及制造及制造及制造及制造一、圆柱形螺旋弹簧的结构(jigu)第5页/共42页第六页，共42页。表15.3第6页/共42页第七页，共42页。二、弹簧的材料和许用应力材料：1、具有较高的抗拉强度极限、弹性极限和疲劳强度极限，较高的冲击韧性。2、
3、良好的塑性，硬度均匀 3、良好的热处理性能(xngnng)，持久的弹性等 材料选择与许用应力见表15.4 按载荷性质及使用中的重要(zhngyo)程度，弹簧可分为3类：类是用于承受载荷循环次数在106次以上的变载荷的弹簧；类是用于承受载荷循环次数在103106次之间的变载荷或承受冲出载荷的弹簧，以及承受静载荷的重要(zhngyo)弹簧；类是用于承受载荷循环次数在103以下的变载荷弹簧或承受静载荷的一般弹簧。第7页/共42页第八页，共42页。碳素弹簧钢丝材料的力学性能按强度高低分A、B、C 3组：A组为低级(dj)，B组为中级，C组为高级，碳素弹簧钢丝的抗拉强度极限B与其材料的力学性能组别及钢丝
4、直径d有关。第8页/共42页第九页，共42页。第9页/共42页第十页，共42页。三、弹簧的制造主要(zhyo)有冷卷法：弹簧丝直径d8mm，卷好的弹簧经淬火和回火处理。第10页/共42页第十一页，共42页。15.3 15.3 15.3 15.3 圆柱形压缩圆柱形压缩圆柱形压缩圆柱形压缩(y su)(y su)(y su)(y su)（拉伸）螺旋弹簧的设（拉伸）螺旋弹簧的设（拉伸）螺旋弹簧的设（拉伸）螺旋弹簧的设计计算计计算计计算计计算一、弹簧的基本几何(j h)参数和特性线1、基本几何(j h)参数第11页/共42页第十二页，共42页。图15.3a、压缩弹簧(tnhung)特性线2、弹簧(tn
5、hung)特性线第12页/共42页第十三页，共42页。b、拉伸弹簧(tnhung)特性线分无预应力拉伸(l shn)弹簧和有预应力拉伸(l shn)弹簧无预应力拉伸(l shn)弹簧有预应力拉伸弹簧第13页/共42页第十四页，共42页。二、弹簧的强度二、弹簧的强度(qingd)计算计算目的：计算弹簧丝的直径 压缩弹簧在轴向力F的作用(zuyng)，弹簧丝剖面上作用(zuyng)有转矩T=FD/2和切向力F，横向(hn xin)力轴向力弯矩扭矩cos1sin0第14页/共42页第十五页，共42页。合成(hchng)后弹簧丝内侧点的切应力最大，其值为：K弹簧曲度系数(xsh)C弹簧旋绕比616常用
6、C=58见表15.8第15页/共42页第十六页，共42页。按强度(qingd)条件计算弹簧丝直径d，以Fmax代替F注意：计算时，C与与弹簧丝直径d有关方法：先估计d，查得C与后，试算出dt 与d比较，如果差别大再重新估算。直至得到(d do)满意结果，圆整为标准值。第16页/共42页第十七页，共42页。三、弹簧的刚度三、弹簧的刚度(n d)计算计算目的：确定弹簧丝的刚度kF根据材料力学公式(gngsh)，圆柱形拉伸或压缩弹簧在轴向力F的作用的变形量为：对有预应力F0的拉伸(l shn)弹簧预应力F0弹簧丝的刚度kF切应力放大第17页/共42页第十八页，共42页。kF与C的3次方成反比，控制(
7、kngzh)C或D来改变kF最有效第18页/共42页第十九页，共42页。四、弹簧四、弹簧(tnhung)的稳定的稳定性性目的：防止失稳设压缩弹簧(tnhung)的长细比b=H0/D：满足弹簧(tnhung)稳定性的条件：弹簧(tnhung)两端固定时，b5.3;弹簧(tnhung)一端固定，另一端铰支时，b3.7弹簧(tnhung)两端铰支时，b103）的弹簧(tnhung)要进行疲劳强度 计算1、疲劳强度验算材料内部(nib)产生的最大和最小循环工作应力：0弹簧材料的脉动循环剪切疲劳极限（MPa）SF许用安全系数，计算精确SF=1.31.7，精度低SF=1.82.2 载荷作用载荷作用载荷作用
8、载荷作用次数次数次数次数N N10104 410105 510106 610107 7 0 00.450.45B B0.350.35B B0.330.33B B0.300.30B B第23页/共42页第二十四页，共42页。S弹簧材料的剪切屈服(qf)极限（MPa）碳素弹簧钢0.5B，硅锰弹簧钢0.6B，铬钒弹簧钢0.7B2、静强度(qingd)验算SS 许用安全系数(nqun xsh)，与SF相同第24页/共42页第二十五页，共42页。例15.1 试计算一圆柱压缩(y su)螺旋弹簧。已知最大工作载荷Fmax=800N，最小工作载荷Fmin=300N，要求弹簧的工作行程h=40mm，该弹簧属类
9、，采用两端固定支座。解题思路：1、选择弹簧材料，初定弹簧丝直径d，并确定许用应力2、计算弹簧丝直径d3、根据初算的弹簧刚度，计算弹簧工作圈数n，然后(rnhu)确定弹簧刚度。4、计算弹簧的几何尺寸。5、验算弹簧的稳定性。6、由于未知工作循环次数，所以不验算疲劳强度与静强度7、绘制弹簧零件工作图第25页/共42页第二十六页，共42页。查表15.4查表15.5第26页/共42页第二十七页，共42页。弹簧丝弹簧丝弹簧丝弹簧丝d/mm0.10.40.10.40.510.511.22.21.22.22.562.5671671618401840C C7147145125125105104104104848
10、4646表15.8圆柱(yunzh)螺旋弹簧常用旋绕比C第27页/共42页第二十八页，共42页。第28页/共42页第二十九页，共42页。第29页/共42页第三十页，共42页。第30页/共42页第三十一页，共42页。第31页/共42页第三十二页，共42页。作业(zuy)15.115.2第32页/共42页第三十三页，共42页。15.1一类圆柱压缩螺旋弹簧，材料为B组碳素弹簧钢丝，D=40mm，d=5mm，n=6。试求该弹簧所能承受的最大工作(gngzu)载荷Fmax以及相应的变形量max。解：弹簧再Fmax时弹簧丝之间的最小间隙(jin x)1=0.1d=0.5mm，弹簧旋绕比C=D/d=40/5
11、=8，查表15.5，B=1200MPa，查表15.4，=0.3B=360MPa由式15.7弹簧的自由(zyu)高度H0=(n+2)d+0.5n+max=65.42mm66mm第33页/共42页第三十四页，共42页。15.2要求一圆柱压缩螺旋弹簧工作时能承受的最大工作载荷 Fmax=500 N，最小工作载荷Fmin=200 N，工作行程h=20mm，属类弹簧，一般工作环境，两端(lin dun)为固定支座，要求弹簧外径 D25.3弹簧可能不稳定Fc=CukfH0=0.2214.8193=628.4N2.5500=1250N弹簧不稳定,必须(bx)加导向套筒第36页/共42页第三十七页，共42页。15.3试设计(shj)一圆柱压缩螺旋弹簧。已知 Fmax=700 N，max=50mm，弹簧套在直径为22mm的轴上工作，要求最大外径小于 42mm，自由高度不超过165 mm，端部并紧磨平。第37页/共42页第三十八页，共42页。15.4设计一圆柱(yunzh)拉伸螺旋弹簧，当Fmax=400N，Fmin=200N 时，max=30mm，min=20mm。载荷平稳，N103 次。第38页/共42页第三十九页，共42页。返回(fnhu)第39页/共42页第四十页，共42页。返回(fnhu)第40页/共42页第四十一页，共42页。返回(fnhu)第41页/共42页第四十二页，共42页。