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冲击载荷下圆柱螺旋弹簧可靠性研究

应用汽车内仪器、仪表的减震弹簧山地自行车的后悬架减震弹簧冲击破碎机广泛应用于振动设备（振动筛、振动粉碎装备）、高精度平台和需要平稳运行的输送装置。引言螺旋弹簧受到冲击载荷时，特别是多股螺旋弹簧，由于有质量、惯性，再加上自身的谐振，钢丝材料的弹性变形、多股螺旋弹簧中钢丝与钢丝之间的相对滑移而产生的摩擦阻力等诸多因素，簧圈的运动将变得非常复杂。以往对弹簧可靠性的研究，多集中在弹簧静强度可靠性和疲劳强度可靠性两个方面，对弹簧受冲击载荷作用时的强度可靠性则研究甚少。应力分析静、动应力分析方法选用的选择T：零部件最低自振周期t：载荷增长时间t>3T静载荷静应力分析方法t<0.5T冲击载荷动应力分析方法静应力分析圆柱螺旋弹簧在轴向静载荷P的作用下，其最大剪应力D为弹簧中径；d为弹簧钢丝直径；k为曲度率数。动应力分析动力学模型：动力学微分方程：由于冲击载荷P(t)的作用时间t很短，故可近似认为动应力分析我们应力分析的目的是得出最大剪应力关于如何确定受冲击载荷过程中的最大载荷：

为冲击波沿弹簧丝的传播速度，为冲击体质量m与与弹簧有效工作圈质量

之比。

应力分布规律对于大批量生产的弹簧而言，其结构、性能参数均为随机变量，服从一定的统计分布规律；弹簧所受载荷也是如此．视静、动态性质分别为随机变量或随机过程．而由上述应力分析模型可知，弹簧的最大剪应力

由弹簧的结构、性能参数和所受载荷所决定。所以其也是随机变量。应力分布规律圆柱螺旋弹簧在使用中出现的失效原因多为疲劳断裂，为了克服疲劳断裂失效，则需要准确的分析最大应力值及其出现的位置。为了准确的分析圆柱螺旋弹簧的应力分布，且便于直观观察，可以采用有限元分析方法。三维造型设定材料参数添加约束划分网格得到结果应力分布规律用MonteCarlo统计模拟方法来确定:即根据各模拟变量的分布规律随机抽样．将抽样值代人相应的应力分析模型中，计算求出相应的

。将这一过程重复相当多次．即可获得一系列

。在此基础上作分布假设检验，便可确定

的分布规律和分布参数。结论圆柱螺旋弹簧承受冲击载荷时，变形速度很快，在这种高速的变形下，弹簧的变形以及应力分布很不均匀，尤其是当弹簧的变形速度超过了应力波在弹簧

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