第11章弹簧讲义.pptVIP

《机械设计》 第11章 弹簧设计 §11-1　概 述 弹簧：spring 一、 弹簧的基本类型 圆柱螺旋 拉伸弹簧 圆柱螺旋 压缩弹簧 截锥螺旋 压缩弹簧 环形弹簧 碟形弹簧 圆柱螺旋 扭转弹簧 涡卷形弹簧 板弹簧 拉伸 压缩 扭转 弯曲 螺旋形 其他 形状 受载 圆柱螺旋扭转弹簧 截锥螺旋 压缩弹簧 环形弹簧 碟 形 弹 簧 涡卷形弹簧 板弹簧 圆柱螺旋拉伸弹簧 圆柱螺旋压缩弹簧 ◆ 吸振、缓冲 ◆ 完成预定的运动 ◆ 储存或释放能量 ◆ 测量力的装置 如各种车辆中的减振弹簧 如钟表弹簧 如测力器中的弹簧 定力矩扳手 如离合器中的 控制弹簧 二、 弹簧的功用 ② 常用材料 · 碳素弹簧钢： 适于做小的或要求不高的弹簧 · 合金弹簧钢： 热处理性能好、用于受载较大的弹簧 · 不锈钢： 耐腐蚀 · 非金属材料 ：橡胶弹簧等 3、弹簧的材料 弹簧经常受到交变和冲击载荷 ① 要求 经久不变的弹力 高的静强度和疲劳强度 耐冲击 良好的塑性变形 热处理性能好 按载荷性质弹簧分成三类： I 类： II 类： III 类： 承受变载、冲击 作用次数 承受变载、冲击 作用次数 承受变载或不太重要的弹簧 作用次数 表11-3： 一、弹簧的结构 ① 压缩弹簧 两端面圈并紧磨平 支承端面与轴线垂直 LI、LII型： 两端面圈并紧不磨平 ② 拉伸弹簧 LVII型： YI型： YIII型： 挂钩可转任意方向、用于受力较大场合 挂钩过渡处弯曲应力大、簧丝 YI型 YIII型 LI型 LII型 LVII型 §11-2　圆柱螺旋拉、压弹簧的设计 二、弹簧的几何尺寸 簧丝直径 外径 内径 中径 节距 螺旋升角 压簧自由高度 有效圈数 总圈数 拉簧长度 弹簧指数 — 衡量弹簧曲率重要参数 弹簧指数 — 衡量弹簧曲率重要参数 弹簧软、易变形 容易绕制 产生颤动、不稳定 C↑ D2↑ d↓ 或 通常取C=4~16 或按表选 簧丝直径 弹簧指数 0.2~0.4 0.5~1 1.1~2.2 2.5~6 7~16 18~42 7~14 5~12 5~10 4~10 4~8 4~6 三、 弹簧的特性曲线 — 弹簧所受载荷与变形的关系曲线 自由高度H0 未受载 受Fmin 高度H1 变形 ① 压缩弹簧 受Fmax 高度H2 变形 产生的 受Flim 高度Hlim 变形 产生的应力达到材料剪切弹性极限 工作行程 弹簧刚度 一般： ◆ 弹簧无初应力 ② 拉伸弹簧 自由高度H0 未受载 受Fmin 高度H1 变形 受Fmax 高度H2 变形 受Flim 高度Hlim 变形 工作行程 弹簧刚度 ◆ 弹簧有初应力 ② 拉伸弹簧 绕制时各圈间有一定的压紧力，簧丝中产生一定的预紧力 F0 ，当工作载荷大于 F0 时，弹簧才能伸长 为产生假想变形量 x 的初拉力 F0 弹簧刚度 一般： 四、 弹簧的设计准则 满足强度条件 满足刚度条件 满足稳定性条件 满足强度条件 满足刚度条件 拉簧 压簧 强度条件 刚度条件 簧丝直径 d 弹簧圈数 n 稳定性验算 ① 强度条件 弹簧剖面的应力： 剪切力 剪应力: 转矩： = 轴向载荷F 最大扭剪应力: 叠加后剪切应力最大值： 考虑弹簧曲率及螺旋升角的影响最大剪切应力 在靠近弹簧轴线的一侧 引入曲度系数K 强度条件： 校核式： 设计式： 外载 F 所做功 ＝ 弹簧储存变形能 由材料力学知: 转矩 极惯性矩 剪切弹性模量 受扭长度 弹簧变形量： 弹簧刚度： 计算工作圈数： — n 应圆整为0.5的整数倍且大于2 ② 刚度条件 C↑ k↓ n↑ k↓ 《机械设计》 《机械设计基础篇》 第7章 滚动轴承的选择与校核 滚动轴承：rolling bearing §7-1　概 述 §7-1　概 述 §7-1　概 述 §7-1　概述 一 §7-1　概述 滚动轴承：rolling bearing §7-1　概 述 滑动轴承 轴承 滚动轴承 用在高速、重载、高精度以及结构要求剖分等场合 已标准化，使用维护方便，一般机器中使用广泛 第7章 滚动轴承的选择与校核 滚动轴承的特点 一 优点： ◆ 启动力矩小，发热小 ◆ 维护方便，润滑剂消耗少 ◆ 轴向尺寸小 ◆ 大大减少有色金属的消耗 缺点： ◆ 接触应力高，高速重载时寿命短 ◆ 维护方便，润滑剂消耗少 ◆ 减振能力差 ◆ 小批生产特殊滚动轴承时成本高 内圈、外圈、保持架和滚动体 滚动体：球和滚子 二 滚动轴承的组成 《机械设计基础篇》