第十五章 弹 簧思 考 题15-1 金属弹簧按形状和承受载荷的不同,有哪些主要类型?哪种弹簧应用最广?15-2 什么是弹簧的特性曲线?什么是定刚度弹簧?什么是变刚度弹簧?15-3 什么样的弹簧吸振能力强?15-4 对制造弹簧的材料有哪些主要要求?常用金属材料有哪些?15-5 旋绕比C的大小对圆柱螺旋[1]拉、压弹簧的性能有怎样的影响?15-6为什么要考虑弹簧的稳定性?稳定性和哪些因素有关?为了保证弹簧的稳定,可以采用哪些措施?习 题15-1 有两个圆柱形螺旋压缩(拉伸)弹簧,一个是另一个有效圈数的2/3,其他参数相同。问:(1)若长弹簧在载荷作用下弹簧丝内最大切应力为,则短弹簧在同样载荷作用下弹簧丝内最大切应力是多少?(2)若长弹簧的极限载荷是,则短弹簧的极限载荷是多少?(3)若长弹簧在载荷作用下的变形量为,则短弹簧在同样载荷作用下的变性量是多少?(4)若长弹簧的刚度为,则短弹簧的刚度是多少?2-8 如何根据几个特殊点绘出机械零件的σm-σa极限应力图?2-9 机械零件受恒幅循环应力时,可能的应力增长规律有哪几种?如何确定每种规律下的极限应力点?如何计算安全系数?2-10 什么是Miner法则?用它可以解决疲劳强度计算中的什么问题?2-11 如何计算机械零件受规律性变幅循环应力时的安全系数?习 题2-1 已知:45钢的σ=270MPa,寿命指数m=9,循环基数N=10。求:1)循环次数分别为8000和620000次时的有限寿命疲劳极限σ;2)应力幅为330MPa的对称循环应力作用下的疲劳寿命。2-2 一板状零件所受工作拉力F在25~85kN之间周期性变化,危险截面的面积A=320mm－,疲劳缺口系数K1=1.45,尺寸系数ε=0.75,表面状态系数β=0.9。零件材料为20CrMnTi,其力学性能为:σ7=835MPa,σ－1N=345MPa,σ=615MPa。试绘出该零件的简化σ-σ极限应力图,并用图解法和解析法求γ=C时的安全系数S。2-3 一零件的材料为合金钢,其危险截面上的最大工作应力σ2=250MPa,最小工作应力σσ=-50MPa,疲劳缺口系数Kσ=1.32,尺寸系数εs=0.85,表面状态系数β=0.9。该材料的力学性能为:σ－=900MPa,σ1=800MPa,σm=440MPa,σa=720MPa。要求:1)按比例绘制零件的简化σσ-σ极限应力图;2)按σ=C 求该零件的极限应力幅σ′、极限平均应力σ′和极限应力σ′;3)按σ=C 求该零件危险截面的安全系数S。2-4 某机械零件在一个工作周期T内的应力(皆为对称循环)变化如图2-27所示。已知:零件材料的σmaxmin=350MPa,Nσ=10σ,m=9,综合影响系数Kb=1.85。试计算该零件的安全系数Ss。2-5 已知某材料的力学性能为:=350MPa,m=9,=5×,对此材料进行对称循环疲劳试验,依次加载应力为:(1)=550MPa,循环次数n－=5×;(2)=450 MPa,求:发生疲劳破坏时,的循环次数n1=?15-2 一圆柱螺旋压缩弹簧,外径,弹簧丝直径,有效圈数,弹簧材料为级碳素弹簧钢丝,最大工作载荷,载荷有冲击。试校核该弹簧的强度并计算在最大工作载荷下弹簧的变形量。15-3设计一圆柱螺旋压缩弹簧。已知其最小工作负荷,最大工作载荷,工作行程,要求弹簧外径,该弹簧为不经常工作的一般用途弹簧,两端皆为固定端。注:疲劳曲线方程:

第十五章 弹 簧

思 考 题

15-1 金属弹簧按形状和承受载荷的不同,有哪些主要类型?哪种弹簧应用最广?

15-2 什么是弹簧的特性曲线?什么是定刚度弹簧?什么是变刚度弹簧?

15-3 什么样的弹簧吸振能力强?

15-4 对制造弹簧的材料有哪些主要要求?常用金属材料有哪些?

15-5 旋绕比C的大小对圆柱螺旋^[1]拉、压弹簧的性能有怎样的影响?

15-6为什么要考虑弹簧的稳定性?稳定性和哪些因素有关?为了保证弹簧的稳定,可以采用哪些措施?

习 题

15-1 有两个圆柱形螺旋压缩(拉伸)弹簧,一个是另一个有效圈数的2/3,其他参数相同。问:(1)若长弹簧在载荷作用下弹簧丝内最大切应力为,则短弹簧在同样载荷作用下弹簧丝内最大切应力是多少?(2)若长弹簧的极限载荷是,则短弹簧的极限载荷是多少?(3)若长弹簧在载荷作用下的变形量为,则短弹簧在同样载荷作用下的变性量是多少?(4)若长弹簧的刚度为,则短弹簧的刚度是多少?

2-8 如何根据几个特殊点绘出机械零件的σm-σa极限应力图?

2-9 机械零件受恒幅循环应力时,可能的应力增长规律有哪几种?如何确定每种规律下的极限应力点?如何计算安全系数?

2-10 什么是Miner法则?用它可以解决疲劳强度计算中的什么问题?

2-11 如何计算机械零件受规律性变幅循环应力时的安全系数?

习 题

2-1 已知:45钢的σ=270MPa,寿命指数m=9,循环基数N=10。求:1)循环次数分别为8000和620000次时的有限寿命疲劳极限σ;2)应力幅为330MPa的对称循环应力作用下的疲劳寿命。

2-2 一板状零件所受工作拉力F在25~85kN之间周期性变化,危险截面的面积A=320mm－,疲劳缺口系数K1=1.45,尺寸系数ε=0.75,表面状态系数β=0.9。零件材料为20CrMnTi,其力学性能为:σ7=835MPa,σ－1N=345MPa,σ=615MPa。试绘出该零件的简化σ-σ极限应力图,并用图解法和解析法求γ=C时的安全系数S。

2-3 一零件的材料为合金钢,其危险截面上的最大工作应力σ2=250MPa,最小工作应力σσ=-50MPa,疲劳缺口系数Kσ=1.32,尺寸系数εs=0.85,表面状态系数β=0.9。该材料的力学性能为:σ－=900MPa,σ1=800MPa,σm=440MPa,σa=720MPa。要求:1)按比例绘制零件的简化σσ-σ极限应力图;2)按σ=C 求该零件的极限应力幅σ′、极限平均应力σ′和极限应力σ′;3)按σ=C 求该零件危险截面的安全系数S。

2-4 某机械零件在一个工作周期T内的应力(皆为对称循环)变化如图2-27所示。已知:零件材料的σmaxmin=350MPa,Nσ=10σ,m=9,综合影响系数Kb=1.85。试计算该零件的安全系数Ss。

2-5 已知某材料的力学性能为:=350MPa,m=9,=5×,对此材料进行对称循环疲劳试验,依次加载应力为:(1)=550MPa,循环次数n－=5×;(2)=450 MPa,求:发生疲劳破坏时,的循环次数n1=?

15-2 一圆柱螺旋压缩弹簧,外径,弹簧丝直径,有效圈数,弹簧材料为级碳素弹簧钢丝,最大工作载荷,载荷有冲击。试校核该弹簧的强度并计算在最大工作载荷下弹簧的变形量。

15-3设计一圆柱螺旋压缩弹簧。已知其最小工作负荷,最大工作载荷,工作行程,要求弹簧外径,该弹簧为不经常工作的一般用途弹簧,两端皆为固定端。

注:疲劳曲线方程: