弹簧的设计方法.doc

弹簧的设计方法一、弹簧的应力校核1、 截面上的最大扭切应力：2、 剪应力引起的切应力：3、 最大切应力：4、 旋绕比（弹簧指数）：，C一般在416之间，常用的C约为585、 弹簧的强度条件：6、 曲度系数：7、 弹簧刚度（弹簧常数）：8、 圆柱螺旋扭转弹簧的最大弯曲应力及强度条件：9、 圆柱螺旋扭转弹簧的扭转角： （rad制）10、 圆柱螺旋扭转弹簧的刚度： （rad制）二、弹簧的结构参数1、 有效圈数：n2、 总圈数：3、 节距：4、 间距：5、 螺旋升角： ，6、 展开长度：7、 自由高度：对于两端并紧不磨平的结构，对于两端并紧磨平的结构8、 并紧高度：9、 高径比：，两端固定的弹簧b5.3，一端固定另一端铰支的弹簧，b3.7。三、弹簧的特性曲线1、 最小工作载荷：使弹簧稳定在安装位置的最小受力，。2、 最大工作载荷：弹簧在最大载荷下的最大应力不得超过材料的许用应力。3、 极限载荷：到达材料剪切屈服极限的载荷。四、弹簧的加工工艺1、弹簧的制造工艺包括：卷绕、两端面加工、热处理、工艺性试验等。2、小批量采用车床或手工卷制，可分为冷卷和热卷。弹簧丝直径小于10mm常用冷卷法。3、冷卷法：冷拉的碳素钢丝在常温下卷成，低温回火消除内应力。4、热卷法：弹簧卷成后须经过淬火和回火处理。5、弹簧制成后，进行强压处理，可提高承载能力。强压处理是将弹簧预先压缩到超过材料屈服极限，并保持一定时间后卸载。强压处理的弹簧不适合在高温、变载荷及腐蚀性介质条件下应用。受变载荷的压缩弹簧，可采用喷丸处理提高疲劳寿命。五、弹簧的材料表1：螺旋弹簧的常用材料和许用应力材料许用切应力/MPa推荐使用温度推荐硬度范围特性及用途名称牌号I类弹簧II类弹簧III类弹簧碳素弹簧钢丝I、II、IIa、III65、700.30.40.5-40120强度高，性能好，尺寸大不容易淬火，适合小尺寸弹簧合金弹簧钢丝60Si2Mn480640800-402004550HRC弹性和回火稳定性好，容易脱碳，用于重载荷弹簧50CrVA450600750-402104550HRC高疲劳极限，弹性、淬透性和回火稳定性好，常用于承受变载荷的弹簧4C403004853HRC耐腐蚀，耐高温，适用于较大的弹簧青铜丝QSi3-1270360450-4012090100HBS耐腐蚀，防磁好QSn4-3270360450注：1、 钩环式拉伸弹簧的许用切应力取为表中数值的80%2、 重要的弹簧，可按II类选取许用应力3、 经强压、喷丸处理的弹簧，许用切应力可提高约20%4、 极限切应力可取为：I类；II类；III类5、 I类弹簧寿命在10e6次以上，II类寿命在10e310e5次以上，及受冲击载荷的弹簧。III类弹簧寿命在10e3次以下，基本上受静载荷的弹簧。表2：碳素钢弹簧钢丝抗拉极限强度组别钢丝直径d/mm0.20.30.50.81.01.21.62.02.53.03.54.04.55.06.08.0I270027002650260025002400220020001800170016501600150015001450-II、IIa22502250220021502050195018501800165015501500140014001400135