汽車(chē)用螺旋彈簧創(chuàng)新設(shè)計(jì)

1、汽車(chē)用螺旋彈簧創(chuàng)新設(shè)計(jì)1.圓柱螺旋壓縮彈簧 懸架彈簧、氣門(mén)彈簧等。2.圓柱螺旋拉伸彈簧 各種拉簧3.圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧 離合器踏板扭簧，變速手柄扭簧等4.圓錐螺旋彈簧 自由艦后懸架截錐螺旋彈簧等5.扭桿彈簧 行李箱蓋扭簧最常用的圓柱螺旋壓縮彈簧符號(hào)： n 彈簧有效圈數(shù) D 彈簧中徑 mm d 彈簧鋼絲直徑 mm G 彈簧材料的切邊模量 (冷卷制 熱卷制 C 旋繞比 K 應(yīng)力修正系數(shù) t 彈簧節(jié)距 mm F1 彈簧安裝時(shí)的予加載荷 N Ip 材料截面極慣性矩 ， 圓形截面為圓柱螺旋壓縮彈簧的計(jì)算公式載荷 F 與變形 f 的簡(jiǎn)化計(jì)算式： mm載荷與應(yīng)力的計(jì)算式： 3.彈簧剛度k N/mm4.工作圈數(shù)

2、n 5. 旋繞比 C=D/d 可采用下表的推薦值： 表1d(mm)0.2-0.40.5-11.1-2.22.5-67-1618-50C=D/d7-145-125-104-94-84-6彈簧節(jié)距t與自由高度H0H0和t可參照下表2：總?cè)?shù)n1節(jié)距t端部形式n+1.5兩端圈磨平n+2n+2.5n+2兩端圈不磨n+2.5壓縮彈簧自由高度H0可參照表3計(jì)算：總?cè)?shù)n1自有高度H0端部形式n+1.5nt+d兩端圈磨平n+2nt+1.5dn+2.5nt+2dn+2nt+3d兩端圈不磨n+2.5nt+3.5d壓縮彈簧的典型圖樣以下兩種表達(dá)方式皆可： 彈簧技術(shù)要求含： 1. 總?cè)?shù) 2. 工作圈數(shù) 3. 繞制

3、方向 4. 外表處理 5. 制造技術(shù)條件 6. 設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù) 螺旋彈簧壓縮、拉伸的許用應(yīng)力許用應(yīng)力按所受載荷類(lèi)型可分三類(lèi)：類(lèi)載荷：交變載荷次數(shù)在 以上 的彈簧 。類(lèi)載荷：交變載荷次數(shù)在 次 范圍內(nèi)的載荷，以及沖擊載荷等彈簧 。類(lèi)載荷：受靜載荷以及交變載荷次數(shù)在 次以下的載荷等。 冷拔材料的許用剪切應(yīng)力MPa 注：不適用于直徑小于 表4 1mm的鋼絲鋼絲類(lèi)型油淬火回火鋼絲碳素鋼絲或琴鋼絲不銹鋼絲許用剪應(yīng)力類(lèi)0.55 b0.50b0.40b類(lèi)（0.40 0.47）b（0.38 0.45）b（0.30 0.35）b類(lèi)（0.35 0.40）b（0.30 0.38）b（0.25 0.30）b具體冷拔材料

4、的許用剪切應(yīng)力MPa注：不適用于直徑小于 表5 1mm的鋼絲材料65Mn55Si2Mn; 55Si2MnB;60Si2Mn;60Si2MnA;50CrVA不銹鋼絲許用剪應(yīng)力類(lèi)570740710類(lèi)455590570類(lèi)340445430選取許用應(yīng)力的原那么1.對(duì)于行駛平安有重大影響的彈簧，許用剪切應(yīng)力應(yīng)適當(dāng)降低。2.當(dāng)彈簧的實(shí)際剪切應(yīng)力大于許用應(yīng)力而又無(wú)法通過(guò)調(diào)整彈簧設(shè)計(jì)參數(shù)來(lái)降低時(shí)，那么可考慮采用強(qiáng)壓處理或噴丸處理等工藝措施來(lái)實(shí)現(xiàn)。彈簧強(qiáng)壓處理和噴完處理強(qiáng)壓處理： 壓縮型拉伸型螺旋彈簧外表承受剪切應(yīng)力,越往中心去剪切應(yīng)力越小，心部為零。如果彈簧中的剩余應(yīng)力與工作應(yīng)力方向相反時(shí)，那么可提高彈簧的承

5、載能力和疲勞壽命。 強(qiáng)壓處理是將彈簧壓至材料層的應(yīng)力超過(guò)屈服點(diǎn)，使外表產(chǎn)生負(fù)剩余應(yīng)力。 但是，經(jīng)強(qiáng)壓處理后彈簧的自由高度會(huì)縮短，制造中應(yīng)予以考量。 “強(qiáng)壓處理與“立定處理的區(qū)別在于前者將彈簧壓縮到材料的屈服極限，而后者僅壓縮到工作極限高度或并圈高度數(shù)次。 如果強(qiáng)化處理得當(dāng)，在同樣的工作條件下，彈簧的疲勞壽命可以提高5-35%左右。強(qiáng)化處理僅適用于重要彈簧，譬如氣門(mén)彈簧、懸架彈簧等，對(duì)于一般彈簧那么大可不必進(jìn)行。 2.彈簧的噴丸處理： 不要將普通另件的噴砂處理誤認(rèn)為噴外處理。前者是清理工藝而后者是強(qiáng)化處理工藝，它是提高彈簧疲勞壽命的最有效方法之一。 噴丸處理是將細(xì)鋼絲切成微段譬如0.5-1mm的

6、等長(zhǎng)顆粒以高速例如12米/秒) 擊打彈簧的外表層，使其發(fā)生塑性變形，從而形成一定厚度的外表強(qiáng)化層。 強(qiáng)化層內(nèi)形成了較高的剩余壓應(yīng)力，由此可以抵消一局部彈簧受交變載荷后所產(chǎn)生的局部最大拉應(yīng)力，從而提高了彈簧的疲勞強(qiáng)度。 除此之外，噴丸處理還可消除彈簧外表的疵點(diǎn)、脫碳嚴(yán)重降低彈簧的疲勞強(qiáng)度和微小缺陷，從而消除或減少了疲勞源。 應(yīng)當(dāng)指出，噴丸后的彈簧長(zhǎng)度會(huì)變短，制定工藝時(shí)應(yīng)予以考慮。噴丸處理和強(qiáng)化處理可同時(shí)在重要彈簧上采用，譬如懸架彈簧。 彈簧的外表處理1.彈簧的金屬保護(hù)層： 鍍鋅處理：鋅在枯燥空氣中較安定，不變化。在潮濕空氣中會(huì)產(chǎn)生一層氧化鋅白色薄膜，它可阻止彈簧繼續(xù)遭受腐蝕，可用于彈簧在一般大氣

7、條件下防腐。但凡與硫酸、鹽酸和苛性鈉相接觸的彈簧那么不宜用鍍鋅處理。 鍍鋅后的彈簧還可經(jīng)鈍化處理，藉以進(jìn)一步提高保護(hù)性能和增加美觀。 鍍鋅層厚一般在6-24微米范圍內(nèi)選取。2. 彈簧的化學(xué)保護(hù)層 2-1.氧化處理：亦稱(chēng)發(fā)黑處理。外表產(chǎn)生一層磁性氧化鐵膜，厚度約為0.6-2微米。該氧化膜薄且有氣孔，其防護(hù)能力較差，僅適用于腐蝕性不強(qiáng)的介質(zhì)中的彈簧。氧化處理本錢(qián)低，生產(chǎn)率高，廣泛地利用于普通彈簧上。 2-3.磷化處理：將彈簧置入含有錳、鐵、磷的磷酸鹽中，使彈簧外表產(chǎn)生一層不溶于水的磷酸鹽薄膜的方法叫做磷化。膜厚約5-20微米，其抗腐蝕能力是氧化處理的2-10倍。與鍍鋅處理一樣，在彈簧酸洗后磷化過(guò)程

8、中，會(huì)產(chǎn)生大量的氫氣使彈簧產(chǎn)生氫脆，因此需要去氫處理。彈簧的熱處理熱處理工藝取決于材料的品種和加工狀態(tài)。 1.第一種類(lèi)型：經(jīng)過(guò)強(qiáng)化處理的鋼絲，如碳素彈簧鋼絲琴鋼絲、油淬回火彈簧鋼絲和鋼帶，它們以冷成形工藝制作成彈簧，成形后只需進(jìn)行去應(yīng)力退火處理。 2.第二種類(lèi)型：但凡用熱成型和已退火材料冷卷的彈簧，均需進(jìn)行淬火回火處理。彈簧硬度：65Mn HRc46-48; HRc52-54.60Si2MnA HRc46-48 HRc52-54; 50CrVA HRc46-48 HRc52-54圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧扭簧的結(jié)構(gòu)型式：扭簧設(shè)計(jì)參數(shù)扭簧鋼絲直徑 d mm扭簧圈中徑D mm D1 內(nèi)徑 mm D2 外徑

9、mm旋繞比 C=D/d 可按表1扭簧的試驗(yàn)扭矩T Nm 彎曲應(yīng)力 N/m 5. 扭轉(zhuǎn)角rad) E 彈簧材料的彈性模量MPa) I 彈簧材料截面慣性矩 彈簧圈內(nèi)側(cè)的的最大應(yīng)力 Zm 彈簧材料的抗彎截面系數(shù) 圓形截面 7. 扭簧剛度 K N-mm/()工作圈數(shù) n 截錐螺旋彈簧圓錐螺旋彈簧 截錐螺旋彈簧的剛度特性是非線(xiàn)性的，圓錐角越大，彈簧剛度變化越大，自振頻率的變化越高，對(duì)于消除或緩和共振越有利。所以自由艦后懸架彈簧就采用錐形彈簧。然而錐角越大，材料利用率越低，大到一定程度時(shí)，彈簧可能發(fā)生自鎖而不能回彈。截錐螺旋彈簧的計(jì)算彈簧有效工作圈數(shù)n 2.彈簧壓并圈時(shí)的節(jié)距 t mm 3.彈簧螺旋角度 4.彈簧有效工作圈的自由高度 Ho mm Ho =n(R2 +R1)5. 任意彈簧圈 i 的半徑Ri6. 從大端工作圈到彈簧圈i的錢(qián)高度 Hi 7. 彈簧在變形Hi時(shí)的載荷計(jì)Fi (N)8. 彈簧在Hi時(shí)的變形 fi彈簧剪切應(yīng)力計(jì)算 扭桿彈簧 扭桿在汽車(chē)構(gòu)造上應(yīng)用較廣泛，例如:扭桿式懸架、行李箱蓋扭簧、動(dòng)力轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)閥扭桿等。 1.扭矩T Nm2.角剛度kNm/rad) 3.載荷F (N) 系數(shù)C