彈簧習(xí)題與參考答案

1、習(xí)題與參考答案一、復(fù)習(xí)思考題。1 彈簧有哪些功用？2 常用彈簧的類型有哪些？各用在什么場合？3 .制造彈簧的材料應(yīng)符合哪些主要要求？常用材料有哪些？4 .圓柱彈簧的主要參數(shù)有哪些？它們對彈簧的強(qiáng)度和變形有什么影響？5.彈簧剛度K的物理意義是什么？它與哪些因素有關(guān)？6 什么是彈簧的特性曲線？它在設(shè)計(jì)中起什么作用？7 設(shè)計(jì)時，若發(fā)現(xiàn)彈簧太軟，欲獲得較硬的彈簧，應(yīng)改變哪些設(shè)計(jì)參數(shù)？&圓柱螺旋彈簧在工作時受到哪些載荷作用？在軸向載荷作用下，彈簧圈截面上主要產(chǎn)生什么應(yīng)力？應(yīng)力如何分布？受壓縮與受拉伸載荷時，應(yīng)力狀態(tài)有什么不同？9 如何確定圓柱螺旋彈簧的許用剪切應(yīng)力？用碳素彈簧鋼絲制造彈簧時，其許用剪切應(yīng)

2、力值應(yīng)如何確定？10 設(shè)計(jì)彈簧時，為什么通常取彈簧指數(shù)C=416,彈簧指數(shù)C的含義是什么？11今有A、B兩個彈簧，彈簧絲材料、直徑 d及有效圈數(shù)n均相同，彈簧中徑 Da大于Dzb, 試分析：1）當(dāng)載荷P以同樣大小的增量不斷增大時，哪個彈簧先壞？2）當(dāng)載荷P相同時，哪個彈簧的變形量大？12圓柱形拉、壓螺旋彈簧絲最先損壞的一般是內(nèi)側(cè)還是外側(cè)？為什么？13.設(shè)計(jì)彈簧如遇剛度不足時，改變哪些參數(shù)可得剛度較大的彈簧？14 怎樣的裝置可把一個圓柱形壓縮彈簧作為拉伸彈簧使用？二、選擇題1. 在圓柱形螺旋拉伸（壓縮）彈簧中，彈簧指數(shù)C是指。A、彈簧外徑與簧絲直徑之比值。B彈簧內(nèi)徑與簧絲直徑之比值。C彈簧自由高

3、度與簧絲直徑之比值。D彈簧中徑與簧絲直徑之比值。2 圓柱拉伸(壓縮)螺旋彈簧受戴后，簧絲截面上的最大應(yīng)力是A、扭矩T引起的扭切應(yīng)力B彎矩M引起的彎曲應(yīng)力bC剪力F引起的切應(yīng)力D扭切應(yīng)力和切應(yīng)力之和C如取得太小，則3. 當(dāng)簧絲直徑d 一定時，圓柱形螺旋彈簧的旋繞比A、彈簧尺寸大，結(jié)構(gòu)不緊湊B彈簧的剛度太小C彈簧卷繞有困難D簧絲的長度和重量較大d的確定主要依據(jù)彈簧的B、剛度條件D變形條件4 設(shè)計(jì)圓柱拉伸螺旋彈簧時，簧絲直徑A、穩(wěn)定性條件C強(qiáng)度條件三、填空題1彈簧在工作時常受載荷或載荷作用。2 彈簧的材料應(yīng)具有足夠的 極限、極限、韌性和良好的 性能。3常用的金屬彈簧材料有 、和等。4 圓柱螺旋彈簧的

4、制造工藝過程包括：(1) (2) (拉伸彈簧)(3) (4) 5彈簧指數(shù) C是設(shè)計(jì)中的重要參數(shù)。 C值，彈簧剛度小， 。C值彈簧剛度大。四、設(shè)計(jì)計(jì)算題1一扭轉(zhuǎn)螺旋彈簧用在 760mm勺門上（題圖）。當(dāng)門關(guān)閉時，手把上加的推力才能把門2打開。當(dāng)門轉(zhuǎn)到180后，手把上的力為。若材料的許用應(yīng)力=1100N/mm,求：1）該彈簧的彈簧絲直徑d和平均直徑D; 2）所需的初始角變形；3）彈簧的工作圈數(shù)。題圖2 試設(shè)計(jì)一受靜載荷的壓縮螺旋彈簧。已知條件如下：當(dāng)彈簧受載荷Fi=178N時，其長度H=89mm當(dāng)F2=1160時，H2=54mm該彈簧使用時套在直徑為 30mm的芯棒上?，F(xiàn)有材料為 碳素彈簧鋼絲，并

5、要求所設(shè)計(jì)彈簧的尺寸盡可能小。3.拉伸螺旋彈簧用于高壓開關(guān)中，已知最大工作載荷F2=2070N,最小工作載荷Fi=615N,彈簧絲直徑d=10mm外徑D=90mm有效圈數(shù)n=20,彈簧材料為 60Si2Mn,載荷性質(zhì)屬于n 類。求：1）在F2作用時彈簧是否會斷？該彈簧能承受的極限載荷Flim ; 2）彈簧的工作行程。例 解1、某圓柱螺旋壓縮彈簧的參數(shù)如下：D2=34mm d=6mm n=10,彈簧材料為碳素彈簧鋼絲，當(dāng)最大工作載荷 Fma=100N,彈簧的變形量及應(yīng)力分別是多少？解答：1）彈簧的變形量：由表查得彈簧材料的切變模量G=79X 103MPa彈簧指數(shù)C=D/d=34/6=，則彈簧的最

6、大軸向變形量為：max8FmaxC3n 8 1005.667310.07mmGd79000 62）彈簧絲截面應(yīng)力:曲度系數(shù)K4C 10.61545.66710.6151.26924C 4C45.66745.667則彈簧絲內(nèi)側(cè)的最大應(yīng)力為：8D 2 Fmax834 100K31.2692350.874MPad6分析與思考： 彈簧有哪些主要功用？試分別舉例說明。2、設(shè)計(jì)一在變載荷作用下工作的閥門圓柱螺旋壓縮彈簧（要求繪制彈簧零件工作圖）。已知最小工作載荷 Fmin=256N,最大工作載荷 Fmax=1280N,工作最小壓縮變形量入min=4mm最 大壓縮變形量入max=20mn,彈簧外徑DC 38

7、mn,載荷作用次數(shù) NW 105, 一端固定，一端鉸支支 承。解答：1 ）選擇材料，確定許用應(yīng)力因彈簧在變載荷下工作，且NW 105，故為H類彈簧，選擇50CrVA為彈簧絲材料,由表查出， t 590MPa,G 79 103MPa。2）初選彈簧指數(shù)C=5,4C10.6154510.6151 314C4C4545則曲度系數(shù)K3）求彈簧絲材料直徑dKC1280 1.31 51.6590mm6.03mm取標(biāo)準(zhǔn)值d=6mm4）求中徑：D2 Cd 5 6 30mm夕卜徑：D D2 d 306 36mm 38mm，滿足要求。5）求有效工作圈數(shù) n及總?cè)?shù)n1G maxd8Fmax79000 20 68 1

8、280 537.5外徑：D=36mm內(nèi)徑：D1 D2d 30624mm節(jié)距：p d -max1dmaxnn螺旋升角：arcta n -Parcta nD26）彈簧的幾何尺寸及穩(wěn)定性計(jì)算0.1d2060.1 69.27mm7.59.275.617301.5 678.52mm為保證兩支承面與彈簧軸線垂直，彈簧兩端各并緊一圈，則彈簧總?cè)?shù)n1=n+2=+2=自由高度：H0 np 1.5d7.5取標(biāo)準(zhǔn)值：H0 = 80 mm彈簧展開長度：L一30 9.5 900mmcoscos5.7366則修正無載荷作用下彈簧的螺旋升角為：5.736穩(wěn)定性計(jì)算：高徑比 b Ho 802.673.7D230一般規(guī)定，當(dāng)

9、彈簧一端固定，另一端自由時，b30。現(xiàn)按照給定材料范圍，選用強(qiáng)度最好的I組碳素鋼絲。當(dāng)材料一定后，彈簧的體積決定于長度和直徑。而長度由剛度條件 定，故應(yīng)使D盡可能小，但 D又必須大于30?，F(xiàn)對幾種方案加以比較:當(dāng)C=7,由強(qiáng)度條件知 d=6mm若加大d,貝U D也將增加。若取C=&貝U K=。, 3KF2C ：8 1.18 1160 8 d (V725較C=7時的d為大，故 D仍將加大。若取d=,貝U K=8 1.25 1160 67255.52mm若取C=6,則彈簧內(nèi)徑D1d(c 1) 5.6 (6 1) 28mm( 30)不合要求。由此可定，d=6mm n=6圈，旋繞比C=7為最佳方案。3.解(1)檢驗(yàn)強(qiáng)度 由表查得,2t n =640 X =512N/mm(由表注：拉簧的許用應(yīng)力為表中值的80%。由 C=D2808，得 K=。由式d 10邈 1.18 8 2070 8102498N / mm2T Tn。該彈簧能滿足強(qiáng)度條件。(2 )求極取載荷Flim達(dá)到彈簧材料剪切屈服極限Ts的載荷稱為極限載荷 Filim 。般手冊查不到T s值。對n類載荷可取T2s= T