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少片变截面弹簧的计算

  少片变截面弹簧的计算_机械/仪表_工程科技_专业资料。少片变截面弹簧的计算 种类 A 变截面形状 优点和缺点 1、 应 力 分 布 均 匀,从材料 力学的观点 来做到有效 利用。 2、 不 适 合 具 有 卷耳部分的 弹簧片。 3、 不 适 合 于 使

  少片变截面弹簧的计算 种类 A 变截面形状 优点和缺点 1、 应 力 分 布 均 匀,从材料 力学的观点 来做到有效 利用。 2、 不 适 合 具 有 卷耳部分的 弹簧片。 3、 不 适 合 于 使 用锥形模的 滚压。 1、 应 力 的 分 布 有高低。 2、 不 适 合 具 有 卷耳部分的 弹簧。 3、 适 合 于 使 用 锥形模的滚 压加工。 1、 可 做 到 应 力 分布均匀。 2、 要 充 分 注 意 端部厚度的 设定{卷耳强 度} 3、 能 进 行 使 用 锥形模的滚 压加工。 4、 适 用 于 一 般 弹簧。 备注 不适合滚压加 工,不采用。 B 适合确保轻量 化率,好处不 多,故不采用。 C 适用于确保轻 量化和质量,有 好处,可采用。 D 1、 以减轻 C 形 中心孔部分 应力为圆进 行改良的。 2、 能 进 行 使 用 锥形模的滚 压加工。适 合于小车型 车辆用簧。 对确保质量有 好处,可采用。 —1— 种 类 E 变截面形状 优点和 缺点 1、 为 提 高 C 形 卷 耳 部 分 的 强 度 , 进 行 了 改 良 。 2、 能 进 行 使 用 备注 对 确 保 质 量 有 好 处 , 可 采 用。 锥 形 模 的 滚 压 加 工 。 3、 适 用 与 中 型 车 和 大 型 车 {前 轴} 的 弹 簧 。 F 1、 是 通 过 把 D 和 E 的 形 态 结 合 在 一 起 , 有 效 地 对 轻 型 化 确 保 质 量 有 好 处 , 可 采 用。 利 用 材 料 的 形 状 。 2、 能 进 行 使 用 锥 形 模 的 滚 压 加 工 。 3、 适 合 确 保 有 高 度 要 求 的 质 量 G 1、 为 适 合 长 跨 度 产 品 , 把 F 形 状 的 加 以 改 良 的 , 是 最 有 效 地 利 用 材 料 的 形 状 。 2、 能 进 行 使 用 锥 形 模 的 滚 压 对 轻 量 化 有 好 处 , 可 采 用。 加 工 。 3、 适 合 于 确 保 高 度 的 质 量 要 求 。 少片变截面弹簧的优点: 1、 应力分布均匀,接近于等应力梁,片数 1—4 片。特殊工艺处理而提高其设计应力,从 而使边界面弹簧轻量化,同等截面相比可减轻重量 30—40%左右。 2、 总成簧片在承载时,除端部传力处接触和中部骑马螺栓夹紧部位接触外,无片间接触现 象,从而减少摩擦,使动刚度大力降低,提高乘坐舒适性。 3、 由于片间接触区大为减少,基本上消除了由于片间接触摩擦磨损引起的使弹簧片早期损 坏的疲劳源的产生,从而提高了疲劳寿命。 4、 在总成中间平直等厚度的弹簧片,同上下保护垫板之间和簧片之间,插入塑料片或软金 属垫片,这样就消除了弹簧总成工作时在中间平直等厚度段片间的直接挤压、摩擦,从 而提高寿命。 5、 采用喷完处理,中心孔挤压工艺和防锈性能,较好地油漆,这样也提高了疲劳寿命。 (一) 、变刚度弹簧刚度计算推导: 少片变刚度钢板计算:简图如上所示(与单片为例) tx=t1-(L2-x)(t1-t2)/L1…………………………1 I1=bt13/12…………………………….2 I2=bt23/12…………………………….3 Ix=btx3/12……………………………4 弹簧刚度: 由材料力学悬臂梁理论得到 自由刚度 C 2/C=∫0L2-L1[x2/EI2]dx+∫L2L2-L1[X2/EIx]dx+∫LL2[x2/EI1]dx………………..5 夹紧刚度 2/C=∫0L2-L1[X2/EI2]dx+∫L2L2-L1[x2/EIX]dx+∫L2L-S/4[X/EI1]dX………………..6 以上刚度公式算出的是一片刚度值,如果有几片同样长,乘 n 即得出 总称刚度。 对5式积分得: 2/C=[L2-L1]3/3EI2+V+[L3-L32]/3EI1]。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 《7》 其中: V=[12L31/Eb(t1-t2)3][m2(1/t12-1/t12)/2L12+2m(1/t2-1/t1)/L1+㏑ t1/t2]…..8 式中 m=L2t1-L2t2-L1t1 同理得: 2/C=(L2-L1)3/3EI2+V+[(L-S/4)3-L23]/3EI1 距端头 x 处的应力:ζ x ζ x=PX/W 抗弯断面系数 Wx=btx2/6 (二) 、加强型锥形断面图 5 所示 锥形段位抛物线-λ 1)3[1-2(1-ε 1)3/2]+(1-λ 2)3h 其中:λ 1=L1/L η =(t1/t2) 3 λ 2=L2/L I=bt13/12 ε 1=(L2-L1)/[L-L1] 2 、离根部 X 点处的应力计算公式 0≤X≤L1 时 L1≤X≤L2 时 L2≤X≤L 时 B---片宽 3 总成自由弧高 H0 的计算 H=H 夹 c+Qc/C+Δ f+Δ H 式中:H 夹 c:装车夹紧后,满载总成弧高,一般由布置确定。 Qc:满载每付弹簧的负荷 C:装车夹紧后的刚度 ζ =(6P/bt22) (L-X)2 ζ =(6P/bt12)(L2-L1)=(6P/bt22)(L-L2) ζ =(6P/bt12)(L-X) Δ f:总成刚性曲线成形变形量, 一般参考同类型的实测值选 定。 Δ H:总成装在车桥上夹紧前、后弧高变化量,由于少片变 截面弹簧在 U 型螺栓夹紧部位是平直段,故取Δ H=0 4 总成自由半径的计算:R0 ①双卷耳结构: R0=(L0-S/2)2/[2(δ 0-r)]{1-(δ 0-r) (δ 0+5r)/[3(L0-s/2)2]} 式中:δ 0=H0+r r---卷耳孔半径 s/2:中部平直段长度之半 L:总成第一片长度之半 自由总成第一片曲率示意图 ②两端滑板结构的总成见下图 R0=[(L-s/2)2/2H]+H0/2 式中 :L:作用弧长之半 自由总成第一片曲率示意图(两端滑板) 5 单片自由曲率半径 Rk,单片自由弧高 hok 的计算 见图 1 图 2 ①: 1 两端为卷耳结构总成 ②两端为滑板的总图 EQ150 前 ζ ζ 2 01=﹣29.42N/mm 2 01=﹢29.42N/mm ②装配成总成前、后,各单片的弧高变化量Δ fok Δ fok=Wkζ ok/(Lokcok/2) {最好满足各片预应力引起的的弯矩之代数和为零} 式中:W 可:各片中部平直段抗弯断面系数 H01=H0 H02=H01+(t2-t1)+T H0:总成自由弧高 T:片间衬垫厚度 Wk=bt2k2/6 ζ ok:各单片装配预应力 Cok:各单片自由刚度 Lk:各单片作用长度之半 ③各单片的自由弧高 HK Hk=Hok+Δ fok ④各单片的自由曲率半径 Rk 的计算 ?已知作用弦长为 LOK-S/2 上的弧高 Hk 时 Rk=(Lok-s/2)2/2Hk+Hk/2 ?已知弧长之半 LK 上弧高 H 时 K sinα k=2LH/(L2+H2) L:弦长之半 H:弧高 单片曲率示意图 α 由 Hk/2Lk 值查专用表求出,以 2LK 为弧长 H 可为弧高的扇 形,中心角:2α b R=2LK/2α K ⑤各单片标注 注:自由弧高 hk(不计卷耳半径) (考虑中间 平直段对 hk 的影响) hk=RK{1-cos[(LK-s/2)57.29578/RK]} 式中:L k 单片长度之半 ⑥各单片标注弧高δ k(计入卷耳半径) δ k=hk+r 其中 r 卷耳内孔半径 六、少片变截面弹簧特性,强化工艺简介 《一》锥形弹簧片中心孔强化工艺 1. 中心孔圆角冲压工艺 所谓中心孔圆角冲压工艺,就是在应力集中孔的拉应力 面冲出“R”形塑性变形的中心孔,和用钢球挤压塑性变 形的中心孔,这样的目的是为了缓和中心孔的应力集中 现象,从而提高疲劳寿命。如果在拉应力面进行倒角加 工后,再进行热处理,最后喷丸处理,也能达到上述目 的弹簧中心孔如下进行。 二汽对 55SiMnVB 11×75 单面双槽扁钢,加工中心孔德工艺 方法,经过试验已经成功,钻孔—受拉应力表面锪孔—淬火— 回火—受拉应力面喷丸为最后工艺流程。 《二》锥形弹簧片受拉应力表面采用应力喷丸。 目的:使受拉应力表面产生足够大的残余压应力,在钢板弹簧 工作时,弹簧片受拉应力表面的拉应力相应地减少,从而提高 疲劳寿命。 喷丸处理除了在拉应力表明产生残余压应力外,且在喷丸 表明产生 0.25mm 的硬化层,从而消除和改善簧片的表面缺陷 也提高了疲劳寿命。

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