某型圆柱螺旋弹簧设计与疲劳寿命分析

第2 2卷增刊 1 2 0 1 3年 5月

计算机

辅助

工程Ma v 2 0 1 3

Co mp u t e r Ai de d En g i n e e in r g

文章编号： 1 0 0 6—0 8 7 1 ( 2 0 1 3 ) S 1 - 0 3 0 3— 0 4

某型圆柱螺旋弹簧设计与疲劳寿命分析李源， 李明 , 袁杰红( 1 .国防科学技术大学指挥军官与基础指挥学院交通运输工程系，长沙2 .中联重科建筑起重机机械分公司研究院，长沙 4 1 0 2 0 5 )

4 1 0 0 7 2;

摘要：圆柱螺旋弹簧是某型机械传动系统的关键部件，其设计的可靠性直接影响该结构的稳定和安全.首先对某型圆柱螺旋弹簧进行工况分析，进而基于机械设计原则对其刚度、强度进行理论校

核，最后基于有限元应力仿真，在 MS C F a t i g u e中计算出该弹簧最危险节点的寿命 .所得结论表明设计弹簧的疲劳寿命满足疲劳可靠性的要求. 关键词：圆柱螺旋弹簧；理论校核；疲劳寿命； MS C F a t i g u e中图分类号：T H1 3 5 . 1 文献标志码：B

De s i g n a nd f a t i g ue l i f e t i me a na l y s i s o f c y l i n dr i c a l h e l i c a l s pr i n gL I Yu a n ,L I Mi n g , YUAN J i e h o n g( 1 .D e p a r t me n t o f T r a f i f c a n d T r a n s p o t r a t i o n E n g i n e e r i n g,C o l l e g e o f B a s i c E d u c a t i o n f o r C o m ma n d i n g O f i f c e r s, N a t i o n a lUn i v e r s i t y o f De f e ns e a n d Te c h n o l o g y,Cha n g s h a 41 0 07 3,Ch i na;2. Re s e a r c h I ns t i t ut e o f Ho i s t i n g Ma c h i ne r y

B r a n c h C o ., Z o o m l i o n H e a v y I n d u s t r y S c i e n c e& T e c h n o l o g y D e v e l o p m e n t C o ., C

h a n g s h a 4 1 0 2 0 5, C h i n a )

Abs t r ac t:T he c y l i nd r i c a l he l i c a l s p r i n g i s a k e y c o mp o n e n t o f a me c h a n i c a l t r a ns mi s s i o n s y s t e m,a n d i t s r e l i a b i l i t y di r e c t l y a f f e c t s t he s t a b i l i t y a n d s e c u r i t y o f t h e s t r uc t u r e .T h e a c t u l a l o a d i n g c o n d i t i o n s o f t h e c y l i nd r i c a l he l i c a l s p in r g Eng i n e e ing r i s a n ly a z e d. The n t he s t i f f n e s s a n d s t r e n g t h a r e t h e o r e t i c ll a y c h e c k e d b a s e d o n me c h a n i c a l d e s i g n ul r e s .Fi na l l y,t h e f a t i g u e l i f e t i me o f mo s t d a n g e r o us n o d e i s ou f n d f o r t h e s p in r g b y s i mu l a t i o n us i n g MS C F a t i g u e . Th e r e s u l t s s h o w t h a t t he d e s i g n f a t i g u e l i f e t i me o f t he s p in r g c a n me e t t h e f a t i g u e r e l i a bi l i t y r e q ui r e me n t s . Ke y wo r d s:c y l i n d r i c l a h e l i c a l s p r i ng;t h e o r e t i c a l c h e c k;f a t i g u e l i f e t i me;MSC F a t i g u e

0 引言圆柱螺旋弹簧是机械系统常用的弹簧之一，其强度直接影响机械结构的稳定和安全，因此，弹簧疲劳强度及其寿命成为研究的重点.李红艳…采用 A N S Y S的 A P D L建立起螺旋弹

象，采用理论分析

及有限元分析方法，对复杂工况下某型液压缸用弹簧进行疲劳强度分析，分析弹簧疲

劳寿命与安全因数；张明建介绍一种基于恒寿命

疲劳结合 s .Ⅳ曲线的简单方法，分析弹簧的疲劳寿命，为提高弹簧质量给出一些参考；绳义千等和商跃进等对机车圆柱螺旋弹簧进行研究，建立比较符合实际的压缩弹簧的三维有限元计算模型，并对压缩螺旋弹簧进行刚度、静强度分析，同时将试验

簧的几何模型，对考虑弹簧座的螺旋弹簧强度进行分析；刘庆教等以某型液压缸用弹簧为研究对

收稿日期： 2 0 1 3— 0 4— 2 0

基金项目：国家自然科学基金 ( 5 1 1 7 5 1 6 0 );总装备部“十二五”装备预先研究项目( 6 2 5 0 1 0 3 6 0 1 2 );国防科技大学预先研究项目( J C 1 1 . . 0 9 - 0 1 ) 作者简介：李源( 1 9 8 3一),男，山东郓城人，讲师，博士研究生，研究方向为结构失效分析与预防， ( E— ma i l ) y u a n l i@n u d t . e d u . c n

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