四、弹簧的制造
螺旋弹簧的制造工艺过程包括:卷制、挂钩的制作或端面圈的精加工、热处理和工艺性能试验。
大量生产时,是在万能自动卷簧机上卷制;单件及小批生产时,则在普通车床或手工制作。弹簧丝直径小于或等于8mm时,常用冷卷法,卷前要热处理,卷后要低温回火。直径大于8mm时,采用热卷(热卷温度800℃~1000℃)法,热卷后经淬火和中温回火处理,弹簧成形后要进行表面质量检验,表面应光洁、无伤痕、无脱碳等缺陷;受变载荷的弹簧,还须经喷丸等表面处理,以提高弹簧疲劳寿命。
五、弹簧的端部结构
压缩弹簧除参加变形的有效圈数n外,为了使压缩弹簧工作时受力均匀,保证弹簧中心线垂直于端面,弹簧两端各有3/4~7/4圈并紧起支承作用,工作时不参与变形,故称为死圈或支承圈。
拉伸弹簧端部有挂钩,以便安装和加载。常用的端部结构有四种型式;半圆钩环、圆钩环制造方便,应用广泛,但因挂钩过渡处产生很大弯曲应力,故只宜用于弹簧丝直径d≤10mm的弹簧。可调式和可转式挂钩受力情况较好,且可转向任何位置以便于安装。
六、弹簧的应力计算
▲压缩弹簧的受力分析
图(a)为圆柱形螺旋压缩弹簧,承受轴向工作载荷 F 由截面法分析,得知弹簧丝截面受剪力 F 及扭矩 T=FD/2,扭矩引起的剪应力为:
若考虑剪力 F 引起剪应力的影响和弹簧丝呈螺旋状曲率影响,最大剪应力 t 发生在弹簧内侧图(b),其数值与强度条件应为:
式中 C——旋绕比,C=D/d ,可按表1选用
K——弹簧曲度系数,
K 也可直接从表2查出,由表知,C 越大,K对 t 的影响越小;
F——弹簧的工作载荷,N;D——弹簧中径mm;d——材料直径mm。
在式1中,以弹簧的最大工作载荷 F2代替 F,便可得到按强度条件计算弹簧钢丝直径的公式:
拉伸弹簧强度计算方法与压缩弹簧相同
七、弹簧不到位及失效原因
在实际工作中,我们常碰到弹簧不能把运动物体推到设定的位置,也就是说弹簧的计算自由长度变短了。其主要原因是没有作初压缩处理,就是把一根制造成的弹簧,用较大的力把它压缩到他的压缩高度或并紧高度(有必要的话),放开后不能恢复到他原来的自由长度的操作。其缩短量称为“初压缩量”。一般重复了3-6次压缩后,长度不再缩短,即弹簧“定位”。经初压缩后弹簧发生永久变形。
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