圆柱螺旋弹簧轻量化设计探讨

理论推导了空心簧丝圆柱螺旋弹簧受压时的最大剪应力和刚度。基于给出的弹簧实例数据,分析了空心簧丝弹簧的刚、强度性能与重量之间的变化关系。研究结果表明：随着簧丝内径的增加,弹簧刚度逐渐降低;当弹簧刚度下降5%时,弹簧减重22.28%;该点被认为是刚度下降尽量小、重量下降尽量多的最佳设计点。随着簧丝内径的增加,弹簧强度逐渐降低;当弹簧强度下降5%时,弹簧减重21.86%;该点被认为是强度下降尽量小、重量下降尽量多的最佳设计点。     

变丝径螺旋弹簧研究

在分析非圆柱螺旋弹簧受力状态的基础上,推导出不同截面处簧丝的应力状况及对应的簧丝直径求解公式.提出了改变簧丝直径的设计思想,并以扁圆形棱柱螺旋弹簧为例,设计恒定丝径和变丝径2种螺旋弹簧.利用ANSYS Workbench进行仿真分析,将2种弹簧在强度、刚度、疲劳特性3方面作对比.结果表明:2种弹簧在工作压力及受力循环次数方面均可满足设计要求,而变丝径方法使得弹簧质量大幅度降低,且材料的力学性能得到更充分的发挥.该种设计思想可广泛应用于机械领域,在新弹簧的设计及减小零件质量方面具有一定的指导意义.     

基于ANSYS的汽车传动轴的有限元分析

利用ANSYS进行传动轴的强度及刚度校核,给出相应的扭转应力、单位扭转角等数据有限元分析结果,在进行强度及刚度校核时,还将利用ANSYS进行验证。在相同的受力条件下,分别对实心轴和空心轴进行应力分析,分析出传动轴中空心轴和实心轴的性能优劣,为传动轴设计提供理论依据。对实际工程中选用有着重要参考意义。     

一种三段式悬架变刚度螺旋弹簧设计研究

根据悬架在不同工况下的载荷特点,设计了一款变刚度螺旋弹簧,可为汽车不同的行驶工况提供最适合的刚度。基于弹簧并圈理论,结合汽车空载、满载、超载三种工况,优化得变刚度螺旋弹簧刚度特性曲线,提出了三段式变刚度螺旋弹簧设计方法,并推导了弹簧中径和簧丝直径两个关键参数的关系式。运用CATIA建立了变刚度弹簧模型,分析了变形量和最大剪切应力,校核了弹簧强度。仿真分析结果表明,设计所得变刚度弹簧的两项平顺性指标优于原弹簧。     

用概率论求圆柱弹簧的公差值

<正> 1 弹簧公差应满足的刚度条件圆柱形压缩弹簧,若弹簧中径为D,簧丝直径为d,则弹簧的刚度为:K=(?)Gd~4n/8D~8式中:G——弹簧材料的切变模量n——弹簧有效圈数由于弹簧中径D的误差△D,切变模量的误差△G。簧丝直径d的误差△d和有效圈数的误差△n引起的刚度误差可表示为:     

膜片离合器波纹簧丝应力的FEM建模与分析

波纹簧丝是膜片弹簧离合器的关键零件之一 ,它既用作锥形薄膜弹簧的支承环 ,又作为支承环本身与膜片的接触保持弹簧。本文利用接触模型对膜片弹簧离合器波纹簧丝应力进行了有限元分析。结果表明 ,1在压缩量较小时 ,波纹簧丝弹簧的线性度受接触处的摩擦力以及接触面积变化等非线性因素的影响较小。 2在不变的预紧压缩量下 ,波纹簧丝曲率的增大将导致簧丝应力明显增大 ;3膜片锥角安装误差对簧丝应力的增大有直接影响。 4簧丝的断裂失效发生在簧丝卡耳附近表明 ,冲压时造成的应力集中是导致失效的原因之一。5对联结膜片及支承簧丝的铆钉尺寸必须进行优化设计     

燃料电池轿车后横向稳定杆的轻量化设计

为达到对后横向稳定杆减重的目的,讨论了两种减重方案,一种是将原来的实心杆做成空心结构,另一种是直接将稳定杆的外径减小.首先,用三维软件完成稳定杆的3维模型,再利用有限元分析软件HyperWorks分别分析和比较两种方案的应力与形变、模态及扭转刚度,最后在虚拟样机ADAMS中建立整车模型,通过典型工况模拟两种轻量化方案对整车性能的影响.在保证原车性能的前提下,优化选择适当的轻量化设计方案.     

集中载荷假设下三片变截面簧刚度分析

采用集中载荷假设,利用单位载荷法模型建立3片变截面钢板弹簧变形与力学传递模型,并依据主片分析法推导出主簧与合成簧刚度计算公式。利用变截面簧样件截面参数,计算样件主簧与合成簧理论刚度结果;在ANSYS Workbench中建立变截面簧样件有限元模型,分析变截面簧在加载过程中的变形-载荷情况与主簧、合成簧刚度;进行变截面簧样件静刚度实验,获得样件钢板弹簧在实际加载卸载过程中变形-载荷情况与实际主簧与合成簧刚度。对比分析理论计算刚度、ANSYS Workbench有限元计算刚度与实验刚度,三者偏差不超过5%,证明集中载荷假设下的3片簧变形与力学传递模型正确。     

同等刚度条件下空心轴与实心轴的设计比较

通过对轴的刚度进行计算,分析比较在同等长度、同等材料条件下,实心轴与空心轴的质量之比与面积之比的关系。结果表明,在载荷相等的条件下,合理壁厚的空心轴设计可以在很大程度上节约材料。尤其在对质量要求比较严格的机械设备上,采用空心轴设计能大大减轻零部件质量,更好地实现减重目标。     

钢轴设计的两个问题

空心轴代替实心轴的等强度计算在工程设计上,经常要遇到轴类零件的设计。为了减轻重量、为了要润滑轴上的零件或者因结构上的关系,常常把轴设计成空心轴。用空心轴代替实心轴的等强度设计,在材料相同时,我们推荐按下式计算(见图1):     

小型商用车后钢板弹簧设计方法研究

以某小型商用车后钢板弹簧设计为例,基于常用的CAD软件UGNX/CAXA CAD与办公软件WPS,提出一种以整车总布置要求为依据,满足整车操纵稳定性、行驶平顺性要求为前提的钢板弹簧设计计算方法,分析板片刚度和强度计算时采用共同曲率法和集中载荷法的各自优势和缺点,给出采用共同曲率法计算主簧及合成簧刚度时的修正系数。该方法通过对后钢板弹簧的刚度曲线和侧倾运动关系分析及刚度和强度校核计算,可以快捷、方便、准确的设计计算出满足整车总布置、整车操纵稳定性、行驶平顺性和安全可靠性要求的后钢板弹簧结构。该方法在计算板片刚度时采用共同曲率法结合刚度修正系数进行板片刚度的计算,在计算板片强度时采用集中载荷法计算,强度校核采用常用弹簧钢60Si2Mn时满载应力不大于550 MPa,极限载荷时应力不大于1100 MPa进行。对该方法进行实例计算分析,以及台架性能测试、台架耐久疲劳测试和整车操纵稳定性测试、行驶平顺性测试、道路可靠性测试,结果能快速计算出钢板弹簧结构。该方法切实可行性,而且计算式简单,计算工作量少,所使用的计算程序和制图软件都是常用的计算机软件,容易推广应用。     

变刚度螺旋弹簧的设计方法和精确建模初探

推导并整理了弹簧设计的过程，完成了实现变刚度特性的变弹簧中径，变簧丝直径和变螺旋角螺旋弹簧的设计方法，并利用UGⅡ软件的二次开发功能成功的实现了其精确数模的建立工作。     

摩托车后悬挂系变刚度减震弹簧的设计

本文介绍了摩托车后悬挂系变刚度减震弹簧的一种简便易行的设计计算方法。采用变刚度减震簧能更好地改善摩托车行驶状态的平顺性与稳定性。并给出了这种减震簧的实用计算程序框图。     

基于ANSYS的圆柱螺旋弹簧的接触仿真研究

在某城市地铁运营中存在车辆转向架一系圆柱螺旋弹簧非正常断裂的情况,结合现场测试数据,利用ANSYS建立了弹簧的几何模型,对弹簧的刚度(垂直刚度、横向刚度)进行有限元分析计算,并与理论分析计算结果进行对比。同时,重点仿真分析了在车辆运行过程中可能存在的弹簧簧丝间的接触问题。     

某型低地板车辆沙漏簧国产化的研制

沙漏型橡胶弹簧具有刚度小、结构简单、质量轻等优点,常用于城轨低地板车辆二系悬挂系统。介绍一种低地板车辆用沙漏簧国产化研制过程,研究城轨车辆二系悬挂系统的运动机理。通过理论计算和参数选型得到适合该低地板车辆的沙漏簧,构建了沙漏簧的有限元模型,探明了橡胶件有限元建模的规律,并通过试验验证了有限元仿真的准确性。结果表明：该沙漏簧刚度、蠕变及疲劳等性能满足设计需求。     

自制小弹簧回火经验

在工厂,常用65～85钢或65Mn冷拉碳素钢丝绕制小型弹簧。因钢丝已经过特殊淬火处理,且冷拉时产生加工硬化,强度很高,绕簧后勿需再淬火。但由于绕簧时的塑性变形,会产生新的加工硬化和内应力。这种应力如不降低或消除,弹簧在使用时,将出     

多股簧冲击载荷特性试验研究

以多股簧应用于复进簧时的工况为例,按照质量-弹簧-阻尼模型,建立了多股簧和各个簧圈的冲击响应动力学模型;对多股簧进行了冲击载荷试验,分析了弹簧内部运动规律,并识别出弹簧的等效刚度、等效阻尼等模态参数。试验结果表明：受冲击载荷时,多股簧的结构呈非线性特性,更能体现其减振的优势;弹簧内部运动规律也为非线性,各簧圈的运动速度沿轴向不再是线性分布。     

主辅弹簧结构车轮径向刚度分析

为提高传统军用轮式车辆橡胶轮胎防穿刺、防爆胎以及环境适应性方面的性能,提出一种主辅弹簧结构车轮。该车轮由金属圆柱螺旋压缩弹簧相互编织、勾连而成。在深入分析了车轮的系统构成与工作原理的基础上,结合主簧接地时的径向受力情况,建立了主簧力学模型并计算了其径向刚度。加工制作了车轮试件并进行了静态加载实验,实验结果与理论计算结果吻合较好,验证了力学模型的正确性和车轮设计的可行性,对车轮结构的优化和改进具有指导意义。     

圆柱螺旋弹簧钢丝横断面的形状优化（续论）

本译文讨论了螺旋弹簧钢丝樱花断面的优化形状。一般来说，圆形断面螺旋弹簧簧圈内侧应力高于外侧应力。因此，弹簧重量可借助于改善簧丝横断面形状实现等应力来降低，形状优化用改变横断面形状完成，以便在限定的设计应力，弹簧常数，簧圈直径和所加载荷之下而使螺旋弹簧重量最小。     

标准柱形螺旋拉压弹簧的简易选择计算

<正> 一、引言圆柱形螺旋拉伸和压缩弹簧(下简称弹簧)应用很广。由于弹簧尺寸参数较多,其设计计算比想象的要复杂,生产现场中常不经计算而凑合使用;又因现有资料上的设计方法多沿袭过去,所得尺寸往往不注意符合新公布的国家标准。为此,本文提出一种以国标为基础的简易方法,以利实用并促进弹簧的标准化。弹簧设计的核心是按强度确定簧丝直径