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制動器用截錐形螺旋彈簧設(shè)計與制造技術(shù)規(guī)范 ( 企業(yè)標(biāo)準(zhǔn) )
1 主題內(nèi)容及適用范圍
本規(guī)范規(guī)定了本公司汽車制動器、 助力器和各種泵類用冷卷圓截面截錐形螺旋彈簧 ( 簡稱錐形彈簧 ) 的設(shè)計與制造技術(shù)。 本規(guī)范也適合于公司其它類型產(chǎn)品上所使用的錐形彈簧的設(shè)計與制造技術(shù)。
2 引用標(biāo)準(zhǔn)及文件
① GB/T 1805 彈簧術(shù)語
② GB/T 1239.2 冷卷圓柱螺旋壓縮彈簧技術(shù)條件
③ GB/T 4357 碳素彈簧鋼絲
2、
④ GB/T 4358 重要用途碳素彈簧鋼絲
⑤ YB( T) 11 彈簧用不銹鋼絲
⑥ QC/T 625 汽車用涂鍍層和化學(xué)處理
⑦ GB/T 1239.5 圓柱螺旋彈簧抽樣檢查
⑧ GB 6458 金屬覆蓋層 中性鹽霧試驗
3 術(shù)語和定義
截錐螺旋彈簧 : 呈截錐狀的螺旋彈簧 ( 以下簡稱為錐形彈簧 )
3 1 錐形彈簧的外形尺寸
3 11 錐形彈簧的高度
錐形彈簧的高度是指彈簧在無載荷時的高度。
3 12 錐形彈簧的總?cè)?shù)
錐形彈簧的總
3、圈數(shù)是指沿彈簧螺旋軸線兩端間的螺旋圈數(shù)。
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3 13 錐形彈簧的有效圈數(shù)
錐形彈簧的有效圈數(shù)是指計算彈簧載荷時的圈數(shù)。
3 14 錐形彈簧的支承圈
錐形彈簧的支承圈是指端部用于支承或固定彈簧體的簧圈。
3 15 錐形彈簧的小端尺寸
錐形彈簧的小端尺寸是指錐形彈簧有效圈小端頭的曲率半徑 ( 中半
徑 )
3 16 錐形彈簧的大端尺寸
錐形彈簧的大端尺寸是指錐形彈簧有效圈大端頭的曲率半徑 ( 中半
徑 )
3 2
4、工作負(fù)荷
錐形彈簧工作過程中承受的力稱為工作負(fù)荷。
3 3 工作極限負(fù)荷
錐形彈簧工作過程中出現(xiàn)的最大負(fù)荷稱為工作極限負(fù)荷。
3 4 試驗負(fù)荷
錐形彈簧允許承載的最大負(fù)荷稱為試驗負(fù)荷。
3 5 極限負(fù)荷
對應(yīng)于彈簧材料屈服極限的負(fù)荷稱為極限負(fù)荷。
3 6 立定處理
將熱處理后 ( 指最后一次回火處理后 ) 的錐形彈簧壓縮到工作極限負(fù)荷高度以下 , 極限負(fù)荷以上 , 連續(xù)多次短暫壓縮 , 以達(dá)到穩(wěn)定錐形彈簧幾何尺寸為主要目的的一種工藝方法。
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5、。
4 設(shè)計
4 1 產(chǎn)品分類
按彈簧結(jié)構(gòu)形式 , 錐形彈簧能夠分為等節(jié)距截錐螺旋彈簧和等螺旋
升角截錐螺旋彈簧兩種。
4 11 等節(jié)距截錐螺旋彈簧
形成簧絲有效圈的螺旋線節(jié)距是一個常量的錐形彈簧。它的外形見
下圖。
A
R1
12. 5
0
H
A向
t
t
12.5
R2
彈簧的有效圈螺旋線投影示意圖
它的彈簧絲軸線是一條空間
6、螺旋線 , 這條螺旋線在與其形成的圓錐
中心線相垂直的支承面上的投影是一條阿基米德螺旋線 , 其數(shù)學(xué)表示式
為 :
R =R1 +( R2 - R1) /n θ /2π
式中 : R — 彈簧絲上任意一點的曲率半徑 ; R1 — 彈簧絲小端頭的曲率半徑 ;
R2 — 彈簧絲大端頭的曲率半徑 ;
θ— 由彈簧絲小端頭 R1 處為起始點到該彈簧絲上任意一點之間所
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夾的角度 ( 弧度 )
n — 彈簧的工作圈數(shù)。
7、4 12 等螺旋升角截錐螺旋彈簧
形成簧絲有效圈的螺旋線升角α是一個常量的錐形彈簧。它的外形結(jié)構(gòu)如下圖。
α
它的彈簧絲軸線是一條空間螺旋線 , 這條螺旋線在與其形成的圓錐
中心線相垂直的支承面上的投影是一條對數(shù)螺旋線 , 其數(shù)學(xué)表示式為 :
R = R1 emθ
式中 : R — 彈簧絲上任意一點的曲率半徑 ;
m — In( R 2 /R1) /2π n
R1 — 彈
8、簧絲小端頭的曲率半徑 ;
R2 — 彈簧絲大端頭的曲率半徑 ;
θ— 由彈簧絲小端頭 R1 處為起始點到該彈簧絲上任意一點之間
所夾的角度 ( 弧度 )
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n — 彈簧的工作圈數(shù)。
4 2 設(shè)計計算
4 21 等節(jié)距截錐螺旋彈簧的計算公式
等節(jié)距截錐螺旋彈簧的計算公式見表 1
表 1
所 求 項 目
代號
單位
任 意 圈 的
Ri
mm
曲 率 半 徑
自 由 高 度
H0
mm
9、
等節(jié)距截錐螺旋彈簧 ( t =常數(shù) ) 的計算公式
R2 -R1 ≥nd
R2 -R1 <nd
Ri =R1+( R 2 -R1) θ/ 2 πn
R = R-( R
2
-R ) i/ n
i2
1
H0 =nt+d
螺 旋 升 角
α
rad
節(jié)
距
t
mm
展 開 長 度
L0
mm
鋼 絲 直 徑
d
mm
壓并時高度
Hb
mm
大端圈開始
觸合時的負(fù)
Pc
N
荷
全壓并時的
極限負(fù)荷
PJ
N
在 0<P≤PC
——
10、
Hb =d
4
/ 64R
3
n
Pc= GdH0
2
4
/ 64R
3
n
PJ= GdH0
1
——
t =( H 0-d) / n
L0= n1 π( R 2+ R1 )
3
d= √ ( 16R 2 P) / π [ τ ]
2
2
H =√ ( nd) -( R - R
1
)
b
2
Pc =Gd4
/ 64R
2
3n[ H
11、 0 - √( nd)
2
-( R
2
- R 1 )
2
]
PJ =Gd4
/ 64R
1
3n[ H 0 - √( nd)
2
-( R
2
- R 1 )
2
]
階段時的變 FZ mm
形量
在 PC< P≤PJ
階段時的變 FJ mm
形量
強 度 校 核 [ τ ] MPa
[ 剪切應(yīng)力]
曲 率 系 數(shù) K
指 數(shù) C
FZ= 16Pn ( R
2
2
2 + R 1) / Gd
4
2
- R 1 ) ( R
12、F =H / 4[ 1 -( R
/ R
) ]
K
F =[ H - √ ( nd)
2
2
R / R) ] K
1
-( R - R ) / 4 [1-(
n
J0
2
n
J
0
21
12
Kn = 4-3 ( 3 √PC / P)
– ( P / P
C)( R 1 / R 2 ) 4
在 0<P ≤PC 時
[ τ]max = 16 R 2 P / πd3 K
在 PC<P≤PJ 時
[ τ]max = 16 R 2 √PC / P P / π d3K
K=4C - 1 / 4C-3 + 0.615 / C
C= 2RJ / d R J =R2√ ( P C / P)
4 22 等螺旋升角截錐形彈簧的計算公式
等螺旋升角截錐形彈簧的計算公式見表 2
表 2