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組合形波形彈簧性能分析與研究

發布于:2020-07-14 9:49:10
  波形彈簧又稱作為波簧,是一種在實際工作以及實驗當中應用極其廣泛的彈性元件。由于其軸向長度普遍小于傳統式彈簧,如今在很多領域已逐漸代替了較為落后的一般彈簧。因為縮小了波簧的軸向高度,應用波形彈簧也以另一種方式調低了波簧的安裝使用空間。比較小的安裝空間需求和較低的對材料數量的要求,導致所需要花費的成本大幅減小。

  波形彈簧可代替大多數傳統彈簧使用在軸承當中充當負載的作用。在工作狀態下,補償變化尺寸以及大小。可造出壓力值不受限制的波簧,從而能夠產生一個逐漸或驟然到達一個預設工作高,同樣也可積攢負載。這樣利用負載和形變之間的比例,便可較為準確的得到彈性系數。本文利用UG三維建模,Workbench進行有限元分析,從而得到波形彈簧的各項性能參數,對于波形彈簧的使用以及選擇提供依據。

  參考以往的文獻以及論文,在此基礎上配合推導得出波形彈簧的剛度理論公式;在UG軟件中利用規律曲線將公式導入畫出彈簧主干線的方式對其進行參數化的建模。將建好的波形彈簧CAD模型通過無縫接口導入到ANSYS Workbench軟件中,對波形彈簧的加載過程進行仿真分析,得到彈簧剛度特性曲線;以組合型波形彈簧為對象,利用有限元法進行非線性的分析,模擬了真實工作狀態下的彈簧分析,并對相同參數下不同結構類型的組合型中的并聯型和串聯型進行了對比,得出不同情況下時可以選擇不同種的彈簧以及并聯型彈簧更加適合受載狀態,串聯型更加適合大變形的工作狀態;

  對波形彈簧進行剛度試驗測試,將測試結果與理論計算結果和有限元分析結果進行對比,結果表明:有限元法可以作為一種研究波形彈簧性能的有效方法,理論計算方法雖有一定局限性,對計算公式進行適當修正后仍可用來研究波形彈簧的力學性能;

  組合型波形彈簧的模態數與波形彈簧的層數成反比,摩擦系數對波形彈簧的壓縮量存在滯后性的影響,摩擦系數越大,滯后性越明顯,即彈簧的實際工作剛度越大。對波形彈簧進行動力學分析,通過模態分析得到彈簧的固有頻率和振型;通過諧響應分析得到彈簧的共振響應。


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