第 1 章 緒論

我國彈簧制造行業(yè)的發(fā)展始于 20 世紀 50 年代，至今具有一定規(guī)模和基礎(chǔ)，大多數(shù)生產(chǎn)的波形彈簧 產(chǎn)品都具有比較好的性能，在不同工況下都能滿足需求。波簧作為工業(yè)設(shè)備中的機械基礎(chǔ)件，在如今這樣的機械現(xiàn)代化工業(yè)社會中被用于各個領(lǐng)域甚至航空飛船中也會運用到波簧作為基礎(chǔ)機械零件。彈簧的種類區(qū)分極其多樣，按形狀分，以渦卷彈簧，板彈簧，螺旋彈簧等為常見式。按受力性質(zhì)的方面來區(qū)別的話，彈簧又可以分為彎曲彈簧，扭轉(zhuǎn)彈簧和拉伸彈簧。按彈簧的制作工藝方式分還可分為熱卷彈簧和冷卷彈簧。但是如今處理和計算機輔助設(shè)計的技術(shù)日漸發(fā)展，更多先進的功能也日益繁多，一種彈性性能部分更為強大的彈簧---波紋彈簧產(chǎn)生了。波形彈簧是由幾個相同數(shù)量的波峰波谷沿圓形的方向按照弦型的方式進行上下波動而形成的薄片環(huán)狀彈性金屬或者其他材料構(gòu)成的元件，一般是采用卷繞工藝( 也稱無模具工藝) 或者在帶材使用的專用機床下加工出來的高精度扁線壓縮彈簧工藝，而不需要再使用傳統(tǒng)沖壓方式來加工，以免破壞金屬晶粒的內(nèi)部構(gòu)造[2]。波形彈簧在工作狀態(tài)下受到來自軸向的負載時，波峰和波谷之間會產(chǎn)生以軸向為主的相對位移導致彈簧的形變從而得到變形能，當彈簧所受的負載取消后，在變形能的作用下，波簧便可以復原到原來的形狀，從而可以作為緩沖、補償和減震等各種工況下所需要的要求。

..........

第 2 章 波形彈簧特性

2.1 波形彈簧簡介

波形彈簧通常有三種結(jié)構(gòu)類型[27]：(1) 單層波形彈簧；(2) 串聯(lián)波形彈簧；(3) 并聯(lián)波形彈簧。串聯(lián)和并聯(lián)波形彈簧結(jié)構(gòu)均是以單層波形彈簧為基礎(chǔ)的。單層波形彈簧按彈簧有無接口及接口形式分為整體型波形彈簧、開口型波形彈簧和搭口型波形彈簧，如圖 2.1 所示，此種波形彈簧應(yīng)用范圍很廣，因其小的變形及低-中力值，使得彈簧的功能十分精密可靠。波形彈簧在工作過程中，，波峰與波谷受壓，致使彈簧直徑向外擴展。整體型波形彈簧在受壓的過程中會有一定的束縛，壓力過大時可能會容易導致斷裂，而缺口型波形彈簧和搭口型波形彈簧避免了斷裂問題。

2.2 波形彈簧的設(shè)計計算

波形彈簧沿圓周方向的每個波形的形狀都是相同的，也就是說這些波形是關(guān)于圓周軸線對稱的，在研究波形彈簧的載荷-形變計算的過程中，可以取波形彈簧一個波長為研究對象，如圖 2.10 所示。引用彎曲梁來研究波形彈簧的載荷-形變計算，忽略波形彈簧的周向曲率，將波形彈簧在與彈簧外徑相切的垂直平面內(nèi)展開，并簡化為彎曲簡支梁，如圖 2.11 所示。

第 3 章 波形彈簧的參數(shù)化建模...........16

3.1 UG 軟件介紹............................16
3.2 UG 產(chǎn)品設(shè)計的一般過程.......................16
第 4 章 波形彈簧的非線性分析.................21
4.1 有限元法................................21
4.2 結(jié)構(gòu)非線性分析............................21
4.3 非線性分析基礎(chǔ)...................................21
第 5 章 波形彈簧的動力學分析..................35
5.1 動力學分析基礎(chǔ)...............................35
5.2 模態(tài)分析......................35

第 6 章 波形彈簧試驗研究

6.1 試驗?zāi)康?

使用的測試設(shè)備為 YE5503 便攜式振動校準儀，用于振動測量和結(jié)構(gòu)動力學分析。更準確的固有頻率，振型，模態(tài)阻尼，因此能夠測量模態(tài)質(zhì)量以及模態(tài)剛度。結(jié)果計算機模型可用于指導修飾以趨向于更完整和合理的有限元模型的模理論。改變所述逆問題的計算的靈敏度分析，它被計算，并且為了應(yīng)對負荷確定結(jié)構(gòu)力學。模式分析識別實際的結(jié)構(gòu)中，“模態(tài)參數(shù)”求，通過對實驗數(shù)據(jù)的處理和分析，以描述動態(tài)響應(yīng)的狀態(tài)下，利用所謂的“模態(tài)模型”的是識別可能的參數(shù)的方法。精華模式分析是一個坐標變換。其目的是為了描述，在所謂的“模態(tài)坐標系統(tǒng)”中是在物理坐標被描述成響應(yīng)于原始矢量。坐標系統(tǒng)的每個基矢量是簡單地特征矢量的振動系統(tǒng)。在該坐標，也就是，一組振動方程相互未結(jié)合方程，分別求解每個坐標系統(tǒng)中，有可能獲得的結(jié)構(gòu)參數(shù)的特定序列，描述振蕩系統(tǒng)下列各種形式的振動那里。

6.2 試驗裝置

模式分析的方法是非常簡化的數(shù)學系統(tǒng)，系統(tǒng)標識（系統(tǒng)識別），是為了簡化模態(tài)模型參數(shù)的復雜的實際結(jié)構(gòu)。它是可能的描述的最佳的實際結(jié)構(gòu)，可望尋求適當?shù)哪Ｐ突蚰Ｐ蛥?shù)來調(diào)整實際實驗測量響應(yīng)。學習無數(shù)點時工程振動系統(tǒng)，來描述一個完整的振動系統(tǒng)，并且只瞬間運動，具有質(zhì)量和剛度分析的屬性的連續(xù)的彈性體。因此，在理論上度系統(tǒng)的自由的所有號碼屬于他們需要由連續(xù)模型來描述無限。但是，它通常是簡化的方法，它是不可能實際上這樣做，部分濃縮的質(zhì)量和彈性件的組成中，為了分析抽象未來模型系統(tǒng)，該模型的自由度的有限度我因數(shù)。如果 n 是一個簡化系統(tǒng)模型的質(zhì)量濃度，通常為系統(tǒng)自由度 N，需要是獨立的坐標來描述的運動，所述 n 次系統(tǒng)的運動方程，每個常微分方程耦合到其他的。

..........

結(jié) 論

非標波形彈簧彈性元件，其性能最關(guān)心的是設(shè)計師和用戶的一個問題。在本文中，波形彈簧，與理論計算和有限元分析和結(jié)合試驗測試機，波形彈簧的特性用于研究為研究對象，得出以下結(jié)論：(1) 采用 UG 軟件中自帶的表達式功能以及規(guī)律曲線可以很好的將所推導的理論公式進行三維化的轉(zhuǎn)變，從而方便簡潔的建立出波形彈簧的三維模型，由于參數(shù)化的使用可以更方便的實現(xiàn)批量化的建模。大量的減少模型建模所花去的時間和精力。(2) 通過理論計算的方法將數(shù)據(jù)已經(jīng)部分結(jié)果和有限元的方法結(jié)合到一起得到波形彈簧的各項數(shù)據(jù)，使用 YE5503 便攜式振動校準儀對波形彈簧進行試驗測試并得出相應(yīng)的結(jié)果，結(jié)果表明：ANSYS Workbench 有限元分析結(jié)果與試驗測試結(jié)果比較相近，誤差在可接受的范圍內(nèi)，說明有限元法可以作為研究波形彈簧性能的一種有效方法。(3) 采用有限元分析法對相同結(jié)構(gòu)參數(shù)的組合型并聯(lián)波形彈簧和串聯(lián)彈簧進行了非線性的分析。得到了兩種不同的力學性能曲線。通過曲線分析得出與并聯(lián)型波形彈簧相比，串聯(lián)型與其一樣在 2 秒受到約束的時候產(chǎn)生一個較大的受載。但與并聯(lián)型不同的是，由于結(jié)構(gòu)的不同，串聯(lián)型波形彈簧的變形更大。所以代表串聯(lián)型波形彈簧更適用于較大載荷的情況下使用，而并聯(lián)型波形彈簧由于其結(jié)構(gòu)更加緊密，所以適合用于安裝空間小的環(huán)境下，具有降低噪音，減小振動的功能。
.........

參考文獻（略）

本文編號：35115