波纹弹簧力学性能分析与研究

发布时间：2017-04-17 06:02

  本文关键词：波纹弹簧力学性能分析与研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：波纹弹簧是一种应用十分广泛的非标准弹性元件。波纹弹簧的力学性能作为弹簧的重要特性之一，决定了弹簧的工作能力。本文以单层波纹弹簧为研究对象，采用理论计算、有限元分析和试验测试方法来研究波纹弹簧的力学性能。 首先，根据波纹弹簧结构特点，推导出波纹弹簧刚度特性曲线的理论计算公式。其次，在SolidWorks软件中建立波纹弹簧的参数化建模模块，将弹簧模型导入到ANSYSWorkbench软件中，分析弹簧的刚度特性曲线以及弹簧刚度与弹簧各结构参数之间的关系。同时以弹簧的开口为研究对象，分析开口类型和大小对弹簧刚度的影响。再次，，对波纹弹簧进行刚度试验测试，将理论计算结果和有限元分析结果与测试结果对比，进行误差分析。最后，对波纹弹簧进行动力学分析：对弹簧进行模态分析，得到弹簧的固有频率和振型；对弹簧进行谐响应分析，得到弹簧的共振响应。 研究结果表明：有限元法可以作为一种研究波纹弹簧性能的有效方法，理论计算方法虽有一定局限性，对计算公式进行适当修正后仍可用来研究波纹弹簧的力学性能。波纹弹簧的刚度特性曲线在工作范围内呈线性变化。波纹弹簧各结构参数对弹簧的刚度有不同程度影响，弹簧刚度与弹簧的波数、厚度为幂函数关系，与弹簧的外内径比为二次函数关系，与弹簧工作时的摩擦系数为一次函数关系，摩擦系数对弹簧的压缩量存在滞后性的影响。相同结构参数开口类型不同的波纹弹簧的刚度特性曲线十分接近，弹簧刚度随开口的增大而略有减小，当开口增大到半个波形时，弹簧刚度明显变小。三种弹簧中整体型波纹弹簧模态值最高，搭口型的模态值最低，三种波纹弹簧的主振方向均为弹簧的轴线方向。
【关键词】：波纹弹簧 力学性能 有限元 弹簧刚度 动力学分析
【学位授予单位】：沈阳航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH135
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 主要符号表12-13
• 第1章 绪论13-19
• 1.1 弹簧及弹簧基本性能13-14
• 1.2 课题的研究背景及意义14-15
• 1.3 课题国内外研究现状15-17
• 1.3.1 国外研究现状15-16
• 1.3.2 国内研究现状16-17
• 1.4 课题的主要研究内容和方法17-19
• 第2章 波纹弹簧特性19-27
• 2.1 波纹弹簧简介19-22
• 2.1.1 波纹弹簧的结构及类型19-20
• 2.1.2 波纹弹簧特点20-21
• 2.1.3 波纹弹簧的用途21-22
• 2.2 波纹弹簧的设计计算22-26
• 2.2.1 波纹弹簧的主要结构参数22-23
• 2.2.2 波纹弹簧的载荷-形变计算23-26
• 2.3 本章小结26-27
• 第3章 波纹弹簧的参数化建模27-34
• 3.1 SOLIDWORKS 软件简介27
• 3.2 SOLIDWORKS API 二次开发27-29
• 3.2.1 SolidWorks 二次开发原理27-28
• 3.2.2 SolidWorks 二次开发工具28-29
• 3.3 波纹弹簧的参数化建模29-33
• 3.3.1 VBA 对 SolidWorks 开发方法29
• 3.3.2 波纹弹簧的参数化建模29-31
• 3.3.3 相关程序说明31-32
• 3.3.4 实例测试32-33
• 3.4 本章小结33-34
• 第4章 波纹弹簧的非线性分析34-65
• 4.1 有限元法34
• 4.2 有限元法基本理论34-38
• 4.2.1 弹性力学中的基本假设34
• 4.2.2 弹性力学的基本方程34-38
• 4.2.3 有限元法中的能量原理38
• 4.3 有限元分析软件及结构非线性38-40
• 4.3.1 AWE 简介38-39
• 4.3.2 结构非线性39-40
• 4.4 整体型波纹弹簧的非线性分析40-50
• 4.4.1 整体型波纹弹簧实例分析40-47
• 4.4.2 整体型波纹弹簧结构参数对其力学性能影响47-50
• 4.5 开口型波纹弹簧的非线性分析50-57
• 4.5.1 波纹弹簧开口类型研究及实例分析50-55
• 4.5.2 开口型波纹弹簧结构参数对其力学性能影响55-57
• 4.6 搭口型波纹弹簧的非线性分析57-63
• 4.6.1 搭口型波纹弹簧实例分析57-60
• 4.6.2 搭口型波纹弹簧结构参数对其力学性能影响60-63
• 4.7 本章小结63-65
• 第5章 波纹弹簧试验研究65-75
• 5.1 试验目的65
• 5.2 试验装置65-66
• 5.3 试验过程66-67
• 5.4 试验结果67-74
• 5.4.1 整体型波纹弹簧的试验测试结果67-70
• 5.4.2 开口型波纹弹簧的试验测试结果70-72
• 5.4.3 搭口型波纹弹簧的试验测试结果72-74
• 5.5 本章小结74-75
• 第6章 波纹弹簧的动力学分析75-91
• 6.1 波纹弹簧的模态分析75-86
• 6.1.1 模态分析理论75
• 6.1.2 整体型波纹弹簧的模态分析75-80
• 6.1.3 开口型波纹弹簧的模态分析80-82
• 6.1.4 搭口型波纹弹簧的模态分析82-85
• 6.1.5 三种类型波纹弹簧模态对比85-86
• 6.2 波纹弹簧的谐响应分析86-90
• 6.2.1 整体型波纹弹簧的谐响应分析86-87
• 6.2.2 开口型波纹弹簧的谐响应分析87-89
• 6.2.3 搭口型波纹弹簧的谐响应分析89-90
• 6.3 本章小结90-91
• 结论91-93
• 参考文献93-95
• 致谢95-96
• 攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文96

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：312554