【工业制造】机械设计教程-16弹簧
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1 概述
一、弹簧的功用与类型
1、弹簧的功用
(1)控制机构的位置和运动;
(2)缓冲及吸振;
(3)储存能量;
(4)测量力和力矩
2、弹簧的类型
性质不同,压缩弹簧、拉伸弹簧、扭转弹簧和弯曲弹簧。外形又可分为螺旋弹簧、碟形簧、环形簧、盘弹簧和板簧
二、弹簧的材料和制造 1、弹簧的材料和许用应力 要求弹簧材料应具有高的弹性极限和疲劳极限,足够的韧性和塑性,良好的热处理性能。 常用的弹簧材料有:碳素弹簧钢(如 60、75、65Mn等)、硅锰弹簧钢(如60Si2MnA)、铬钒弹簧刚(如50Cr-VA)、不锈钢(如1Cr18Ni9)及青铜(如QBe2)等。 弹簧材料的许用应力与弹簧的受载循环次数有关。
2 圆柱螺旋压缩(拉伸)弹簧的设计计算
一、弹簧特性线
预紧力 F 1称为弹簧的最小载荷。 F max为弹簧所承受的最大工作载荷,此时,弹簧高度压缩到 H 2,相应变形为 λ max,该时刻弹簧各圈之间仍应保留 δ 1的间隙,欲称余隙。 F 3为弹簧的极限载荷。
λ max与 λ 1之差或 H 2与 H 1之差,称为弹簧的工作行程 λ 0
二、基本参数及其选择
圆柱螺旋弹簧的主要参数有:弹簧丝直径 d、弹簧圈外径 D、内径 D 1、中径 D 2、弹簧节距 p和螺旋升角α。 弹簧指数 C(又称旋绕比)
三、圆柱螺旋拉压弹簧的强度计算 1、弹簧受力 2、弹簧应力 曲度系数 K
四、弹簧的刚度计算
1、弹簧的变形
mm
2、弹簧刚度和圈数
3、弹簧的稳定性验算 压缩弹簧的自由高度 H 0与中径 D 2之比称为长细比,以 b表示。
当弹簧两端固定时, b<5.3;当弹簧一端固定,一端可转时, b<3.7;当弹簧两端都可转动时, b<2.6。 临界稳定载荷 F c= CBkH 0 N F c――临界稳定载荷, C B――不稳定系数 k――弹簧刚度 为保证弹簧的稳定性必须满足 F c≥ (2~2.5)Fmax
rad 扭转刚度
N・ mm/rad 工作圈数
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