少片变截面弹簧的计算.docx

少片变截面弹簧的计算种类变截面形状优点和缺点备注 A1 、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。不适合滚压加工,不采用。 B1 、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。适合确保轻量化率,好处不多,故不采用。 C1、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。适用于确保轻量化和质量,有好处,可采用。 D1、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—种类变截面形状优点和缺点备注 E 1 、为提高C形卷耳部分的强度,进行了改良。 2 、能进行使对确保质量有好处, 可采用。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, 对轻型化确保质量有好处, 可采用。有效地利用材料的形状。 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) t x=t 1-(L 2 -x)(t 1-t 2 )/L 1 …………………………<1> I 1 =bt 1 3 /12 …………………………….<2> I 2 =bt 2 3 /12 …………………………….<3> Ix=btx 3 /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= ∫ 0 L2-L1 [x 2 /EI 2 ]dx+ ∫ L2 L2-L1 [X 2 /EI x ]dx+ ∫ L L2 [x 2 /EI 1 ]dx ………………..<5> 夹紧刚度 2/C= ∫ 0 L2-L1 [X 2 /EI 2 ]d x+∫ L2 L2-L1 [x 2 /EI X ]d x+∫ L2 L-S/4 [X/EI 1 ]d X ………………..<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=[L 2 -L 1] 3 /3EI 2 +V+[L 3 -L 32 ]/3EI 1]。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。《7》其中: V=[12L 31 /Eb (t 1 -t 2) 3 ][m 2 (1/t 1 2 -1/t 1 2 )/2L 1 2 +2m(1/t 2 -1/t 1 )/L 1+㏑t 1 /t 2]…..<8> 式中 m=L 2t 1 -L 2t 2 -L 1t 1 同理得: 2/C=(L 2 -L 1) 3 /3EI 2 +V+[(L-S/4) 3 -L 2 3 ]/3EI 1 距端头 x 处的应力: σx σ x =PX/W 抗弯断面系数 W x =bt x 2 /6 (二) 、加强型锥形断面图 5 所示锥形段位抛物线的变断面单片示意图 1 、刚度计算公式 C=6EI/KL 3 式中: K=1+ ( 1-λ 1) 3 [1-2 ( 1-ε 1) 3/2 ]+( 1-λ 2) 3h 其中: λ 1 =L 1 /Lλ 2 =L 2 /Lε 1 =(L 2 -L 1 )/[L-L 1] η=(t 1 /t 2) 3 I=bt 1 3 /12 2 、离根部 X 点处的应力计算公式 0≤X≤L 1时σ=( 6P/bt 2 2)( L-X ) 2 L 1≤X≤L 2时σ=( 6P/bt 1 2) (L 2 -L 1 )=(6P/bt 2 2 )(L-L 2) L 2≤X≤L时σ=(6P/bt 1 2