沖擊載荷下的螺旋彈簧可靠性研究

沖擊載荷下圓柱螺旋彈簧可靠性研究

應(yīng)用汽車內(nèi)儀器、儀表的減震彈簧山地自行車的后懸架減震彈簧沖擊破碎機廣泛應(yīng)用于振動設(shè)備（振動篩、振動粉碎裝備）、高精度平臺和需要平穩(wěn)運行的輸送裝置。引言螺旋彈簧受到?jīng)_擊載荷時，特別是多股螺旋彈簧，由于有質(zhì)量、慣性，再加上自身的諧振，鋼絲材料的彈性變形、多股螺旋彈簧中鋼絲與鋼絲之間的相對滑移而產(chǎn)生的摩擦阻力等諸多因素，簧圈的運動將變得非常復(fù)雜。以往對彈簧可靠性的研究，多集中在彈簧靜強度可靠性和疲勞強度可靠性兩個方面，對彈簧受沖擊載荷作用時的強度可靠性則研究甚少。應(yīng)力分析靜、動應(yīng)力分析方法選用的選擇T：零部件最低自振周期t：載荷增長時間t>3T靜載荷靜應(yīng)力分析方法t<0.5T沖擊載荷動應(yīng)力分析方法靜應(yīng)力分析圓柱螺旋彈簧在軸向靜載荷P的作用下，其最大剪應(yīng)力D為彈簧中徑；d為彈簧鋼絲直徑；k為曲度率數(shù)。動應(yīng)力分析動力學(xué)模型：動力學(xué)微分方程：由于沖擊載荷P(t)的作用時間t很短，故可近似認(rèn)為動應(yīng)力分析我們應(yīng)力分析的目的是得出最大剪應(yīng)力關(guān)于如何確定受沖擊載荷過程中的最大載荷：

為沖擊波沿彈簧絲的傳播速度，為沖擊體質(zhì)量m與與彈簧有效工作圈質(zhì)量

之比。

應(yīng)力分布規(guī)律對于大批量生產(chǎn)的彈簧而言，其結(jié)構(gòu)、性能參數(shù)均為隨機變量，服從一定的統(tǒng)計分布規(guī)律；彈簧所受載荷也是如此．視靜、動態(tài)性質(zhì)分別為隨機變量或隨機過程．而由上述應(yīng)力分析模型可知，彈簧的最大剪應(yīng)力

由彈簧的結(jié)構(gòu)、性能參數(shù)和所受載荷所決定。所以其也是隨機變量。應(yīng)力分布規(guī)律圓柱螺旋彈簧在使用中出現(xiàn)的失效原因多為疲勞斷裂，為了克服疲勞斷裂失效，則需要準(zhǔn)確的分析最大應(yīng)力值及其出現(xiàn)的位置。為了準(zhǔn)確的分析圓柱螺旋彈簧的應(yīng)力分布，且便于直觀觀察，可以采用有限元分析方法。三維造型設(shè)定材料參數(shù)添加約束劃分網(wǎng)格得到結(jié)果應(yīng)力分布規(guī)律用MonteCarlo統(tǒng)計模擬方法來確定:即根據(jù)各模擬變量的分布規(guī)律隨機抽樣．將抽樣值代人相應(yīng)的應(yīng)力分析模型中，計算求出相應(yīng)的

。將這一過程重復(fù)相當(dāng)多次．即可獲得一系列

。在此基礎(chǔ)上作分布假設(shè)檢驗，便可確定

的分布規(guī)律和分布參數(shù)。結(jié)論圓柱螺旋彈簧承受沖擊載荷時，變形速度很快，在這種高速的變形下，彈簧的變形以及應(yīng)力分布很不均勻，尤其是當(dāng)彈簧的變形速度超過了應(yīng)力波在彈簧