制动器用截锥形螺旋弹簧设计与制造技术规范

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1、制动器用截锥形螺旋弹簧设计与制造技术规范（企业标准）1主题内容及适用范围本规范规定了本公司汽车制动器、助力器和各种泵类用冷卷圆截面截锥形螺旋弹簧（简称锥形弹簧）的设计与制造技术。本规范也适合于公司其它类型产品上所使用的锥形弹簧的设计与制造技术。2引用标准及文件①　GB/T1805弹簧术语②　GB/T1239.2冷卷圆柱螺旋压缩弹簧技术条件③　GB/T4357碳素弹簧钢丝④　GB/T4358重要用途碳素弹簧钢丝⑤　YB（T）11弹簧用不锈钢丝⑥　QC/T625汽车用涂镀层和化学处理⑦　GB/T1239

2、.5圆柱螺旋弹簧抽样检查⑧GB6458金属覆盖层中性盐雾试验3术语和定义截锥螺旋弹簧：呈截锥状的螺旋弹簧（以下简称为锥形弹簧）3·1锥形弹簧的外形尺寸3·1·1锥形弹簧的高度锥形弹簧的高度是指弹簧在无载荷时的高度。3·1·2锥形弹簧的总圈数锥形弹簧的总圈数是指沿弹簧螺旋轴线两端间的螺旋圈数。3·1·3锥形弹簧的有效圈数锥形弹簧的有效圈数是指计算弹簧载荷时的圈数。3·1·4锥形弹簧的支承圈锥形弹簧的支承圈是指端部用于支承或固定弹簧体的簧圈。3·1·5锥形弹簧的小端尺寸锥形弹簧的小端尺寸是指锥形弹簧有效

3、圈小端头的曲率半径（中半径）3·1·6锥形弹簧的大端尺寸锥形弹簧的大端尺寸是指锥形弹簧有效圈大端头的曲率半径（中半径）3·2工作负荷锥形弹簧工作过程中承受的力称为工作负荷。3·3工作极限负荷锥形弹簧工作过程中出现的最大负荷称为工作极限负荷。3·4试验负荷锥形弹簧允许承载的最大负荷称为试验负荷。3·5极限负荷对应于弹簧材料屈服极限的负荷称为极限负荷。3·6立定处理将热处理后（指最后一次回火处理后）的锥形弹簧压缩到工作极限负荷高度以下，极限负荷以上，连续多次短暂压缩，以达到稳定锥形弹簧几何尺寸为主要目的

4、的一种工艺方法。84设计4·1产品分类按弹簧结构形式，锥形弹簧可以分为等节距截锥螺旋弹簧和等螺旋升角截锥螺旋弹簧两种。4·1·1等节距截锥螺旋弹簧形成簧丝有效圈的螺旋线节距是一个常量的锥形弹簧。它的外形见下图。它的弹簧丝轴线是一条空间螺旋线，这条螺旋线在与其形成的圆锥中心线相垂直的支承面上的投影是一条阿基米德螺旋线，其数学表达式为:R＝R1+（R2-R1）/n·θ/2π式中：R—弹簧丝上任意一点的曲率半径；R1—弹簧丝小端头的曲率半径；R2—弹簧丝大端头的曲率半径；θ—由弹簧丝小端头R1处为起始点到

5、该弹簧丝上任意一点之间所夹的角度（弧度）n—弹簧的工作圈数。4·1·2等螺旋升角截锥螺旋弹簧形成簧丝有效圈的螺旋线升角α是一个常量的锥形弹簧。它的外形结构如下图。8它的弹簧丝轴线是一条空间螺旋线，这条螺旋线在与其形成的圆锥中心线相垂直的支承面上的投影是一条对数螺旋线，其数学表达式为:R＝R1emθ式中：R—弹簧丝上任意一点的曲率半径；m—In（R2/R1）/2πnR1—弹簧丝小端头的曲率半径；R2—弹簧丝大端头的曲率半径；θ—由弹簧丝小端头R1处为起始点到该弹簧丝上任意一点之间所夹的角度（弧度）n—

6、弹簧的工作圈数。4·2设计计算4·2·1等节距截锥螺旋弹簧的计算公式等节距截锥螺旋弹簧的计算公式见表1表1等节距截锥螺旋弹簧（t＝常数）的计算公式所求项目代号单位R2-R1≥ndR2-R1＜nd任意圈的曲率半径RimmRi＝R1+（R2-R1）θ/2πnRi＝R2-（R2-R1）i/n自由高度H0mmH0＝nt+d螺旋升角αrad————节距tmmt＝（H0-d）/n展开长度L0mmL0＝n1π（R2+R1）钢丝直径dmmd＝3√（16R2P）/π[τ]压并时高度HbmmHb＝dHb＝√（nd）2-

7、（R2-R1）2大端圈开始触合时的负荷PcNPc＝Gd4H0/64R23nPc＝Gd4/64R23n·[H0-√（nd）2-（R2-R1）2]全压并时的极限负荷PJNPJ＝Gd4H0/64R13nPJ＝Gd4/64R13n·[H0-√（nd）2-（R2-R1）2]在0＜P≤PC阶段时的变形量FZmmFZ＝16Pn（R22-R12）（R2+R1）/Gd4在PC＜P≤PJ阶段时的变形量FJmmFJ＝H0/4[1-（R1/R2）]·KnFJ＝[H0-√（nd）2-（R2-R1）2/4[1-（R1/R2）]

8、·KnKn＝4-3×（3√PC/P）–（P/PC）·（R1/R2）4强度校核[剪切应力][τ]MPa在0＜P≤PC时[τ]max＝16R2P/πd3·K在PC＜P≤PJ时[τ]max＝16R2√PC/P·P/πd3·K曲率系数KK＝4C-1/4C-3+0.615/C指数CC＝2RJ/dRJ＝R2√（PC/P）4·2·2等螺旋升角截锥形弹簧的计算公式等螺旋升角截锥形弹簧的计算公式见表28表2等螺旋升角截锥螺旋弹簧（α＝常数）R2-R1≥nd时的计算方法所求项目代号单位计