机械设计12..优秀PPT.ppt

《机械设计12..优秀PPT.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械设计12..优秀PPT.ppt（46页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、1 1月月1 1日（周四）滑动轴承试验日（周四）滑动轴承试验改在改在1 1月月3 3日（周六）日（周六）第第16章章 弹弹 簧簧 16-1 概述概述 16-2 圆柱螺旋弹簧的材料、结构及制造圆柱螺旋弹簧的材料、结构及制造 16-4 其它类型弹簧简介其它类型弹簧简介16-3 圆柱螺旋拉伸圆柱螺旋拉伸(压缩压缩)弹簧的设计计算弹簧的设计计算 工作特点：弹簧在外力作用下能产生较大的弹性变形，工作特点：弹簧在外力作用下能产生较大的弹性变形，在机械设备中被广泛用作在机械设备中被广泛用作弹性元件弹性元件。一、功用：一、功用：12-1 概概 述述1.缓和冲击、吸取振动缓和冲击、吸取振动;如车辆弹簧和各如车辆

2、弹簧和各种缓冲器中的弹簧；种缓冲器中的弹簧；板弹簧板弹簧 工作特点：弹簧在外力作用下能产生较大的弹性变形，工作特点：弹簧在外力作用下能产生较大的弹性变形，在机械设备中被广泛用作在机械设备中被广泛用作弹性元件弹性元件。一、功用：一、功用：12-1 概概 述述2.限制机构运动或零件的位置限制机构运动或零件的位置;如凸轮机构、离如凸轮机构、离合器、阀门等；合器、阀门等；工作特点：弹簧在外力作用下能产生较大的弹性变形，工作特点：弹簧在外力作用下能产生较大的弹性变形，在机械设备中被广泛用作在机械设备中被广泛用作弹性元件弹性元件。一、功用：一、功用：12-1 概概 述述3.存储及输出能量存储及输出能量;如

3、钟表仪器中的弹簧；青岛科技高校专用 潘存云教授研制 工作特点：弹簧在外力作用下能产生较大的弹性变形，工作特点：弹簧在外力作用下能产生较大的弹性变形，在机械设备中被广泛用作在机械设备中被广泛用作弹性元件弹性元件。一、功用：一、功用：12-1 概概 述述4.测量力的大小测量力的大小；如弹簧秤中的弹簧二、类型二、类型 按形态、受载分按形态、受载分12-1 概概 述述螺旋弹簧螺旋弹簧青岛科技高校专用 潘存云教授研制 螺旋弹簧螺旋弹簧青岛科技高校专用 潘存云教授研制 螺旋弹簧螺旋弹簧 -锥形锥形螺旋弹簧螺旋弹簧 -锥形锥形 青岛科技高校专用 潘存云教授研制 螺旋弹簧螺旋弹簧-扭转弹簧扭转弹簧螺旋弹簧螺旋

4、弹簧-扭转弹簧扭转弹簧环形弹簧环形弹簧 -内外环组成内外环组成 碟形弹簧碟形弹簧 平面涡圈弹簧平面涡圈弹簧 仪表中储能用板弹簧板弹簧 本章本章 内容拉伸（压缩）弹簧内容拉伸（压缩）弹簧 12-2 圆柱螺旋弹簧的材料、结构及制造圆柱螺旋弹簧的材料、结构及制造要求：高的弹性极限、疲惫极限、确定的冲击韧性、要求：高的弹性极限、疲惫极限、确定的冲击韧性、塑性和良好的热处理性能。塑性和良好的热处理性能。材料：材料：优质碳素弹簧钢、合金弹簧钢、有色金属合金。优质碳素弹簧钢、合金弹簧钢、有色金属合金。一、弹簧的材料一、弹簧的材料 碳素弹簧钢：碳素弹簧钢：含碳量在含碳量在0.60.9%之间，如之间，如65、7

5、0、85优点：简洁获得、价格便宜、热处理后具有较高的强优点：简洁获得、价格便宜、热处理后具有较高的强 度，适宜的韧性和塑性。度，适宜的韧性和塑性。缺点：缺点：当当 d12 mm，不易淬透，故仅适用于小，不易淬透，故仅适用于小 尺寸的弹簧。尺寸的弹簧。合金弹簧钢：合金弹簧钢：硅锰钢硅锰钢60SiMnA 铬钒钢铬钒钢 50CrVA 有色金属合金：有色金属合金：硅青铜、锡青铜、铍青铜。硅青铜、锡青铜、铍青铜。优点：优点：适用于承受变载荷、冲击载荷或工作温适用于承受变载荷、冲击载荷或工作温度较高弹簧。度较高弹簧。选用原则：选用原则：充分考虑载荷条件（载荷的大小及性质、工作温充分考虑载荷条件（载荷的大小

6、及性质、工作温度和四周介质的状况）、功用及经济性等因素。一般度和四周介质的状况）、功用及经济性等因素。一般应优先接受碳素弹簧钢丝。应优先接受碳素弹簧钢丝。二、圆柱螺旋弹簧的结构二、圆柱螺旋弹簧的结构各圈之间留间距各圈之间留间距支承圈或死圈支承圈或死圈每端有每端有0.7571.75圈圈使弹簧受力时不歪斜。使弹簧受力时不歪斜。1 1、圆柱螺旋压缩弹簧、圆柱螺旋压缩弹簧 端部磨平端部磨平-重要弹簧重要弹簧端部不磨平端部不磨平-一般用途一般用途压缩弹簧的总圈数：压缩弹簧的总圈数：n1=n+(1.53.5)n为有效圈数a)a)各圈相互并紧各圈相互并紧=0=0；b)b)制作完成后可有初拉力；制作完成后可有

7、初拉力；c)c)端部做有拉钩，端部做有拉钩，以便安装和加载。以便安装和加载。拉钩形式：拉钩形式：半圆钩环型；半圆钩环型；圆钩环型；圆钩环型；转钩、可调转钩。转钩、可调转钩。1 1、圆柱螺旋压缩弹簧、圆柱螺旋压缩弹簧 三、弹簧的制造三、弹簧的制造制造过程：卷绕、端面加工制造过程：卷绕、端面加工(压簧压簧)或拉钩制作（拉簧或拉钩制作（拉簧或扭簧）、热处理和工艺性试验。或扭簧）、热处理和工艺性试验。冷卷：冷卷：d106，或很重要的弹簧。，或很重要的弹簧。II类弹簧：受变载荷作用次数在类弹簧：受变载荷作用次数在103 105，或受冲击，或受冲击 载荷的弹载荷的弹 簧，或受静载荷的重要弹簧。簧，或受静载

8、荷的重要弹簧。III类弹簧：受变载荷作用次数在类弹簧：受变载荷作用次数在103 ，或受静载荷，或受静载荷 的弹簧。的弹簧。节距：节距：t=d+通常通常 t(0.3t(0.30.5)0.5)D D2 2,=5=5 9 9 螺旋升角：螺旋升角：t tD=arctan=arctan12-3 圆柱压缩圆柱压缩(拉伸拉伸)弹簧的设计计算弹簧的设计计算 一、几何参数计算一、几何参数计算 表表12-4 12-4 圆柱螺旋弹簧结构尺寸计算圆柱螺旋弹簧结构尺寸计算 二、弹簧的特性曲线二、弹簧的特性曲线特性曲线特性曲线 载荷载荷变变形曲线形曲线1 1、压缩弹簧、压缩弹簧的特性曲线的特性曲线最小工作载荷最小工作载荷

9、:Fmin最小变形最小变形:min最大工作载荷最大工作载荷:Fmax对应的变形对应的变形-max极限载荷极限载荷-Flim极限变形极限变形-lim二、弹簧的特性曲线二、弹簧的特性曲线最小工作载荷最小工作载荷:Fmin最大工作载荷最大工作载荷:Fmax大于等于大于等于 0.2 Flim小于等于小于等于 0.8 Flim弹簧刚度：弹簧刚度：2 2、拉伸弹簧、拉伸弹簧的特性曲线的特性曲线初拉力初拉力 F 0三、圆柱压缩三、圆柱压缩(拉伸拉伸)弹簧的设计计算弹簧的设计计算 1、弹簧的强度计算、弹簧的强度计算故截面故截面B-B上的载荷可近似取为：上的载荷可近似取为：在轴向截面在轴向截面A-A上：上：扭矩

10、：扭矩：T=FD/2轴向力：轴向力：F 在法面在法面B-B上：上：横向力横向力:F轴向力轴向力:F弯矩：弯矩：M=Tsin扭矩：扭矩：=5 9 sin 0,cos 1=Fcos=FsinT=Tcos横向力：横向力：F扭矩：扭矩：T=FD/2三、弹簧受载时的应力与变形三、弹簧受载时的应力与变形1、簧丝受力分析、簧丝受力分析TF截面受力：截面受力：2、弹簧的应力、弹簧的应力合成应力：合成应力：补偿系数补偿系数校核式校核式设计式设计式d(mm)0.20.4 0.51 1.12.2 2.56.0 716 1842 C=D/d 714 512 510 49 48 46表表12-8 常用旋绕比常用旋绕比C

11、 弯曲猛烈，弯曲猛烈，刚度大刚度大刚度小，稳刚度小，稳定性好。定性好。青岛科技高校专用 潘存云教授研制 1.61.51.41.31.21.11.0C=D/d旋绕比旋绕比K3 4 5 6 7 820101214169183、弹簧的刚度计算、弹簧的刚度计算刚度：刚度：有效圈数：有效圈数：C，n，c 4、压缩弹簧的稳定性计算、压缩弹簧的稳定性计算高径比高径比 b=H0/D ,大，侧弯，失稳。大，侧弯，失稳。四、螺旋拉压四、螺旋拉压 弹簧设计计算步骤弹簧设计计算步骤设计要求：设计要求：有足够的强度有足够的强度符合载荷符合载荷-变形的要求（刚度要求）变形的要求（刚度要求）不发生侧弯不发生侧弯(失稳失稳)

12、已知条件：已知条件：最大工作载荷最大工作载荷Fmax和相应的变形和相应的变形maxmax，其，其 它要求（如工作温度、安装空间的限制等）它要求（如工作温度、安装空间的限制等）计算步骤：计算步骤：1)1)选择弹簧材料及结构形式；选择弹簧材料及结构形式；3)3)依据安装空间初设弹簧中径依据安装空间初设弹簧中径D D，由，由C C值估取弹簧丝值估取弹簧丝 直径直径d d，并查取弹簧丝的许用应力，并查取弹簧丝的许用应力；2)选择旋绕比选择旋绕比C，通常可取，通常可取C 5 8，并算出补偿系，并算出补偿系 数数K值；值；4)4)试算簧丝直径：试算簧丝直径：5)5)依据变形条件求出弹簧工作圈数：依据变形条件求出弹簧工作圈数：对于压缩弹簧或无预应力的拉伸弹簧：对于压缩弹簧或无预应力的拉伸弹簧：6)检查检查D2、D1、H0是否符合安装要求等是否符合安装要求等;7)7)验算：验算：稳定性验算稳定性验算