第十八章 弹簧VIP免费

NorthwestA&FUniversity第十八章弹簧《机械设计基础》§18-1弹簧的功用和类型§18-2圆柱螺旋拉伸、压缩弹簧的应力与变形§18-3弹簧的制造、材料和许用应力§18-4圆柱螺旋拉伸、压缩弹簧的设计§18-5其他弹簧简介NorthwestA&FUniversity第一节联弹簧的功用和类型第十八章弹簧弹簧的主要功用有：1)控制机构的运动或零件的位置；2)缓冲及吸振；3)储存能量；4)测量力的大小。弹簧的种类有螺旋弹簧、环形弹簧、碟形弹簧、平面涡卷弹簧和板弹簧等。螺旋弹簧是用金属丝(条)按螺旋线卷绕而成，由于制造简便，所以应用最广。按其形状可分为：圆柱形(图18-1a、b、d）、截锥形(图18-1c)等。按受载情况又可分为拉伸弹簧(图18-1a）、压缩弹簧(图18-1b、c)和扭转弹簧(图18-1d)。NorthwestA&FUniversity第一节联弹簧的功用和类型第十八章弹簧NorthwestA&FUniversity环形弹簧(图18-2a)和碟形弹簧(图18-2b)都是压缩弹簧，在工作过程中，一部分能量消耗在各圈之间的摩擦上，因此具有很高的缓冲吸振能力，多用于重型机械的缓冲装置。平面涡卷弹簧或称盘簧(图18-2c)，它的轴向尺寸很小，常用作仪器和钟表的储能装置。板弹簧(图18-2d)是由许多长度不同的钢板叠合而成，主要用作各种车辆的减振装置。第一节联弹簧的功用和类型第十八章弹簧NorthwestA&FUniversity一、弹簧的应力图18-3所示为一圆柱螺旋压缩弹簧，轴向力F作用在弹簧的轴线上，弹簧丝是圆截面的，直径为d，弹簧中径为D2，螺旋升角为α。一般，弹簧的螺旋升角α很小(α＜9°)，可以认为通过弹簧轴线的截面就是弹簧丝的法截面。由力的平衡可知，此截面上作用着剪力F和扭矩T。第二节圆柱螺旋拉伸、压缩弹簧的应力与变形第十八章弹簧NorthwestA&FUniversity如果不考虑弹簧丝的弯曲，按直杆计算，以WT表示弹簧丝的抗扭截面系数，则扭矩T在截面上引起的最大扭切应力(图18-4)为32328162dFDdDFWTT若剪力引起的切应力为均匀分布，则切应力24dF第二节圆柱螺旋拉伸、压缩弹簧的应力与变形第十八章弹簧NorthwestA&FUniversity弹簧丝截面上的最大切应力τ发生在内侧，即靠近弹簧轴线的一侧（图18-4)，其值为令23223221848DddFDdFdFD则弹簧丝截面上的最大切应力为)118(2dDC)218(5.0182CdFC式中：C称为旋绕比，或称为弹簧指数，是衡量弹簧曲率的重要参数；括号内的第二项为切应力τ″的影响。第二节圆柱螺旋拉伸、压缩弹簧的应力与变形第十八章弹簧NorthwestA&FUniversity较精确的分析指出，弹簧丝截面内侧的最大切应力(图18-5)及其强度条件为式中：F、C、d的意义同上；[τ]为材料的许用切应力；K为弹簧的曲度系数，其计算式为)318(][82dFCK)418(615.04414CCCKK值可根据旋绕比C直接从图18-6查出。第二节圆柱螺旋拉伸、压缩弹簧的应力与变形第十八章弹簧NorthwestA&FUniversity第二节圆柱螺旋拉伸、压缩弹簧的应力与变形第十八章弹簧NorthwestA&FUniversity式(18-4)中第一项反映了弹簧丝曲率对扭切应力的影响。如图18-5所示，弹簧丝在扭矩T作用下，截面a-a‘与b-b’将相对转动一个小角度。由于内侧的纤维长度比外侧的短(即a‘b’