弹簧安全系数.doc

弹簧安全系数 弹筏安全系数的导出从Goodman应力图3原点0作与横轴成450 的射线，与BC的延长交于A (图6),此点坐标-tm与相等，即应力幅 za=-l,为对称循环时的疲劳极限x-1。弹簧安全系数计算式是依据此图 导出的。 如已知最大工作应力和最小匚作应力，其疲劳极限应力如图示在 疲劳极限BD线上为可知其疲劳安全系数为： 图6 Goodman疲劳极限应力图 按照疲劳规范，一般将to与t-l,的相关性表示为敏感系数中= (2x, -t, ) /to,对于合金钢和弹簧钢的中二0.08P.2,对应的 t/r6=-0. 54-0. 6, (to-tl)ti=0. 85^0. 67，如取 0. 75,则安全系数计 算式可简化为： 计算时如缺少具体的脉动疲劳极限to值，一般根据材料的抗拉 强度，可以估算值，见表2。 当弹簧的设计计算和材料试验数据精确性高时，取最小疲劳安全 系数S。=1.3-1. 7；当精确性低时，取S.=1.8-2.2o 如最大工作应力处于DG线以下时，弹簧的工作情况接近于静强度, 其极限应力为。因而可得静强度安全系数为S,二—2S,min (2) Tmax最 小静强度安全系数S的选取同最小疲劳安全系数。 从图上可以看出 AD线的斜率为(寸□)々.,?因而知 如 代入上式.得 S=—— 按照疲劳規液. 一般将L与玦的相关性表示为敏感 系数虬=(2TT,)对于合金钢和弹簧钢的屮,=0.08~ 0.2,对应的丄々尸0.54-0.6. (r0-r, ) r ,=0.85-0.67.如 取0.75,則安全系数计算式可简化为 4+0.75S 《 S = -2 2( I ) 'max 扭切屈服极限，二0.45o,是按不产生永久变形的取值。随着弹簧 永久变形允许程度，可以适当提高，最高可到静载荷的许用切应力。 当这两种情况不易区别时，要同时进行两种强度的校核。当受到 尖峰载荷作用时，应根据尖峰载荷产生的应力进行静强度校核。 表2为冷卷压缩弹簧的脉动疲劳切应力值。冷卷拉伸弹簧的，取 表所列值的80%o 注：1 .适用于油淬火一回火弹簧钢紅、碳素弹簧钢欧和弹簧用不 锈钢丝；2.对于喷丸处理的弹簧表列数值可适当提高，最高可达20%； 3.当弹簧在有腐蚀介质中工作，或弹簧表面有防护层时，疲劳切应力 值参考有关资料选取；4.抗拉强度，选取材料标准的下限值。 S =【 S =【o + °?7竭25顽 'max 表2冷卷压缩弹鳄的脉动疲劳切应力七 循环次数 104 10’ IO6 10? 脉动疲劳切应力To 0.50 <t 卜 0.42 b k 0.38 cr a 0.35 <y h 从公式的来源，可以看出此公式系作者综合分析导岀，具有一定 的局限性。在第二版《弹簧手册》中特冠以《张氏公式》，表明此公 式的性质，便于读者量情应用。 弹簧设计应用的公式都是在材料力学的基础上简化而成，是近似 性的，与实际具有一定的误差。设计者可根据具体情况进行适当的修 正。必要时，可进行有限元法核验。 疲劳强度与很多因素有关，如设计、材料、工艺、使用和环境等。 设计的近似性、材料的不稳定性、工艺的繁琐性、使用和环境的复杂 性，这些影响因素导致弹簧产品的疲劳强度具有模糊性，很难保证产 品的疲劳强度。所以对于重要产品的定型，应进行疲劳强度试验，确 定其疲劳强度。