第十六章彈性聯(lián)接彈性聯(lián)接：依靠彈性零件實(shí)現(xiàn)被聯(lián)接件在有限相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)仍保持固定聯(lián)系的動(dòng)聯(lián)接，稱(chēng)為彈性聯(lián)接。彈性聯(lián)接的功用：控制運(yùn)動(dòng)和力；緩沖吸振；儲(chǔ)藏及輸出能量；測(cè)量載荷。第一節(jié)彈簧的類(lèi)型、材料及制造

一、類(lèi)型按受載形式分：拉、壓、彎、扭彈簧按形狀分：螺旋彈簧拉、壓、扭制造方便蝶形彈簧壓剛度大環(huán)形彈簧壓緩沖吸振強(qiáng)盤(pán)簧扭軸向尺寸小板簧彎吸振好

二、彈簧的材料按制造分：熱軋彈簧鋼和冷拉彈簧鋼按材料分：1．碳素彈簧鋼：60鋼、70鋼2．低錳彈簧鋼：65Mn，3．硅錳彈簧鋼：60Si2MnA，4．鉻釩鋼：50CrVA，5．有色金屬：QSi3-1、QSn4-36．橡膠、塑料三、彈簧的許用應(yīng)力影響許用應(yīng)力的因素：a．載荷性質(zhì)：對(duì)于碳素彈簧鋼和低錳彈簧鋼，許用應(yīng)力按Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類(lèi)載荷定Ⅰ類(lèi)載荷變載次數(shù)>106[τ]=0.3σB；Ⅱ類(lèi)載荷變載次數(shù)>103～105[τ]=0.4σB；Ⅲ類(lèi)載荷變載次數(shù)<103[τ]=0.5σB；b．直徑大?。篸小σB大c．類(lèi)型：拉簧為壓簧的80%（表中為壓簧的）d．重要性：重要時(shí)要降低[τ]e．表面處理：可提高20%～50%四、彈簧的制造1．卷制：d≤8mm時(shí)為冷卷

d>8mm時(shí)為熱卷2．端部加工：壓簧的支承圈、拉簧和扭簧的掛鉤壓縮彈簧端部支承圈：并緊于鄰圈上且磨平，工作時(shí)不變形每端死圈數(shù)：n≤7時(shí)為3/4圈，

n>7時(shí)為1～7/4圈。拉簧和扭簧的掛鉤3．熱處理：冷卷后——低溫回火以消除內(nèi)應(yīng)力熱卷后——淬火、中溫回火以獲彈性4．工藝性能試驗(yàn)：5．強(qiáng)化處理：-----強(qiáng)壓處理-----噴丸處理第二節(jié)圓柱螺旋彈簧的幾何尺寸及特性線一、圓柱螺旋壓縮彈簧的幾何尺寸彈簧絲直徑d外徑D2=D+d中徑D=CdC=D/d——旋繞比內(nèi)徑D1=D-d有效圈數(shù)n（根據(jù)變形量要求定）支承圈n2總?cè)?shù)n1=n+n2=n+（2～2.5）(冷卷)；

n1=n+n2=n+（1.5～2）(YⅡ型熱卷)節(jié)距p=d+δ=（0.28～0.5）D

軸向間距δ=p-d=λ2/n+δ1λ2/n——最大工作載荷下單圈變形量δ1——在最大工作載荷下各圈間仍需保留的間距.推薦δ1=0.1d≥0.2mm

彈簧自由高度H0=np+（n2-0.5）d（并緊磨平）二、彈簧的特性曲線（F-λ曲線）目的工藝試驗(yàn)及檢驗(yàn)的依據(jù)剛度為常數(shù)時(shí)，F(xiàn)-λ是線性的壓縮彈簧Fmin——最小工作載荷Fmin=0.2～0.5Fmax，F(xiàn)min≥0.2Flim。Fmax——最大工作載荷，F(xiàn)max≤0.8FlimFlim——極限工作載荷，F(xiàn)lim≥1.25Fmax。彈簧剛度為了使彈簧在安裝時(shí)位置穩(wěn)定，必須給彈簧加Fmin，調(diào)節(jié)Fmin辦法三、圓柱螺旋拉伸彈簧端部有鉤環(huán)幾何尺寸與壓縮彈簧不同之處

n1=np=dH0=（n+1）d+掛鉤尺寸

L=πDn+掛鉤展開(kāi)長(zhǎng)度用彈簧鋼絲冷卷制成的拉伸彈簧，不再淬火，則彈簧內(nèi)有一定的初始預(yù)應(yīng)力第三節(jié)圓柱螺旋壓縮（拉伸）彈簧的計(jì)算

一、彈簧的強(qiáng)度計(jì)算軸截面B-B的內(nèi)力為剪力FQ=F，扭矩T=FD/2，相應(yīng)的應(yīng)力為合成應(yīng)力為考慮彈簧升角和彈簧絲曲率等的影響，彈簧絲截面內(nèi)側(cè)的實(shí)際應(yīng)力比上式更大彈簧絲內(nèi)側(cè)的最大應(yīng)力及強(qiáng)度校核式為K——曲度系數(shù)，二、彈簧的剛度計(jì)算變形量

G——切變模量，查表16-2彈簧剛度三、壓縮彈簧穩(wěn)定性校核細(xì)長(zhǎng)比H0/D≤[H0/D][H0/D]—一端自由一端固定時(shí)1.31

兩端鉸支時(shí)2.6

一端固定一端鉸支時(shí)3.74

兩端固定時(shí)5.24如果超過(guò)，應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定性校核，并應(yīng)滿足式中FC——穩(wěn)定時(shí)的臨界載荷

Cu——不穩(wěn)定系數(shù)，查圖16-12若不滿足則要改變參數(shù)，或外側(cè)加導(dǎo)向套或內(nèi)鍘加導(dǎo)向心桿。四、疲勞強(qiáng)度及靜應(yīng)力強(qiáng)度的驗(yàn)算對(duì)象：對(duì)于循環(huán)次數(shù)較多（N＞103）、在變應(yīng)力下工作的重要彈簧。疲勞強(qiáng)度及安全系數(shù)計(jì)算值及強(qiáng)度條件式靜應(yīng)力強(qiáng)度驗(yàn)算五、振動(dòng)驗(yàn)算六、圓柱螺旋壓縮彈簧設(shè)計(jì)已知：載荷、變形量和其它方面的要求設(shè)計(jì)步驟：1．合理選擇材料，確定許用應(yīng)力2．確定主要參數(shù)d、D、n1）根據(jù)強(qiáng)度計(jì)算確定dD=Cd要初選旋繞比C=5～8一般4≤C≤14（不一定為整數(shù)）C大D大，應(yīng)力大，剛度小，彈簧軟，不穩(wěn)定；C小D小，剛度大，彈簧硬，難卷，C過(guò)小，應(yīng)力大。對(duì)于碳素彈簧鋼絲[τ]與d有關(guān)，采用試算法。2）根據(jù)變形量確定彈簧的工作有效圈數(shù)nn<20時(shí)應(yīng)取0.5圈的倍數(shù)，n≧20時(shí)，取1圈的倍數(shù)，便于制造；n≧3，若太小，改取C值，避免偏載。3．結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)4．必要時(shí)應(yīng)驗(yàn)算彈簧的穩(wěn)定性、疲勞強(qiáng)度及臨界頻率等5．工作圖例：試設(shè)計(jì)一圓柱螺旋壓縮彈簧，已知初始安裝載荷F1=220N，最大工作載荷F2=500N。載荷作用次數(shù)為104，工作行程h=10mm，彈簧徑向尺寸不大于30mm，軸向不大90mm，兩端固定。解：1．選擇彈簧材料該彈簧受Ⅱ類(lèi)載荷，無(wú)特殊要求。選用碳素彈簧鋼絲，C級(jí)。查表16-2取[τ]=0.4σB，而σB與彈簧直徑d有關(guān)，采用試算法2．計(jì)算彈簧鋼絲直徑設(shè)d'=3mm查表16-3得σB=1570MPa，[τ]=0.4σB=0.4×1570=628MPa，由限定尺寸和d'，按表16-6取C=5，則曲度系數(shù)不滿足強(qiáng)度條件，重設(shè)d''=4mm，查σB=1520MPa，[τ]=0.4σB=0.4×1520=608MPa，取 C=5，K=1.31按標(biāo)準(zhǔn)中的系列圓整為d=4mm3．計(jì)算彈簧內(nèi)徑、中徑和外徑中徑D=Cd=5×4=20mm符合系列值內(nèi)徑D1=D-d=20-4=16mm外徑D2=D+d=20+4=24mm小于限定尺寸4．驗(yàn)算極限載荷Flim，由表16-2得Ⅱ類(lèi)載荷極限τlim≤0.5σB=0.5×1520=760MPaFmax=500N<0.8Flim=0.8×728.8=583N，滿足要求5．彈簧剛度計(jì)算，確定彈簧圈數(shù)1）彈簧所需剛度2）彈簧所需圈數(shù)查表16-2得G=79000MPa

取n=11.5圈選YⅠ型支承結(jié)構(gòu)，支承圈n2=2則彈簧總?cè)?shù)為n1=n+n2=11.5+2=13.5圈3）彈簧剛度、變形、載荷校核彈簧實(shí)際剛度與所需剛度基本相同，為保證工作載荷F2和工作行程h不變，修正初始安裝載荷F1。F1=F2-kFh=500-27.478×10=225.2NF1=225.2>0.2Flim=0.2×728.7=145.7N，滿足要求λ1=F1/kF=225.2/27.478=8.20mmλ2=λ1+h=8.2+10=18.2mmλ3=1.25F2/KF=1.25×500/27.478=22.75mm5．計(jì)算尺寸節(jié)距p=d+λ2/n+δ1=4+18.2/11.5+0.1×4=5.982mm取p=6mm螺旋角α=arctan[p/（πD）]=arctan[6/（3.14×20）]=5027'27''展開(kāi)長(zhǎng)度 取L=848mm自由高度H0=np+（n2-0.5）d=11.5×6+（2-0.5）×4=75mm小于限定軸向尺寸90mm，合適6．穩(wěn)定性校核b=H0/D=75/20=3.75<[b]=[H0/D]=5.24（兩端固定），穩(wěn)定7．繪制彈簧工作圖1．用碳素彈簧鋼絲作為彈簧材料，其主要優(yōu)點(diǎn)是

。A．強(qiáng)度高；B.價(jià)格便宜；C.承載能力大；D.淬透性好。2．壓縮螺旋彈簧受載后，簧絲剖面上的應(yīng)力主要是

。A．彎曲應(yīng)力；B.剪應(yīng)力；C.拉應(yīng)力；D.壓應(yīng)力。3．彈簧旋繞比C值選得過(guò)大的缺點(diǎn)是

。A．剛度過(guò)小；B.難以卷制；C.內(nèi)側(cè)應(yīng)力大。4．有一根圓柱形拉-壓螺旋彈簧，因斷掉了一段而改制成一根較短的彈簧，工作圈數(shù)只有原來(lái)的2/3，其它各參數(shù)均保持不變。若原來(lái)彈簧在某一載荷作用下的變形λ=24mm，則短彈簧在同樣大小載荷作用下的變形為

mm。A．12；B.16；C.18；D.24。5．上題中短彈簧在同樣大小載荷作用下的最大切應(yīng)力

原彈簧的應(yīng)力。A．大于；B.等于；C.小于。6．圓柱拉伸-壓縮螺旋彈簧，在外載荷沿其軸心線作用下，彈簧絲截面上最大切應(yīng)力τ發(fā)生在

。A.彈簧絲截面中心處；B.靠近彈簧軸心線的一側(cè)；C.遠(yuǎn)離彈簧軸心線的一側(cè)；7．A、B兩