基于成形仿真的多股螺旋弹簧加工参数优化研究

发布时间：2020-03-29 16:00

【摘要】：多股螺旋弹簧(简称多股簧)是一种通过将多股钢丝绞合成具有相同螺旋方向的单层或多层同轴线而形成的圆柱形螺旋弹簧。与普通单股螺旋弹簧相比,它具有独特的性能,如优异的吸振减振性能和强度,是航空发动机和自动武器等产品的关键部件。另外,多股弹簧还可以广泛用于要求非常平稳的振动设备(如振动筛,振动破碎设备等),高精度工作台和运输车辆等,以取代传统的单弹簧和橡胶弹簧。多股簧的进一步发展受到了各种因素的制约,包括弹簧试制成本偏高、机床加工效率过低等等,而且相比于国外机床,国内机床的缺点很明显,急需提高和升级。以试错法对多股簧的加工参数进行确定经实践证明是极其困难的。为缩短多股簧的试制周期,提高多股簧加工的成品率及质量稳定性,本文提出了一套有限元仿真方案,解决了多股簧试制周期长、成本高的难题。本文的主要工作如下:(1)本文利用最优索距理论和两态法对多股簧进行了静态设计,分别获得了弹簧索距和螺距的值,为下一步进行有限元仿真建立了坚实可靠的基础。(2)针对当前多股簧加工试制成本高的问题,对弹簧加工绕制过程进行了基于ABAQUS软件的成形以及回弹仿真,经试验验证,仿真模型能准确地模拟弹簧加工成形及回弹过程。(3)基于ABAQUS有限元软件,通过调整加工参数进行多组仿真实验,积累了加工参数和仿真弹簧的对应数据,为后续进一步利用优化算法对加工参数进行优选奠定了坚实的数据基础。(4)利用仿真数据和支持向量回归算法对目标弹簧的加工参数进行了优选,并利用优选得到的加工参数制造多股簧,最终得到了切合企业需求的弹簧产品。经企业评定及鉴定,本次项目加工的弹簧性能合格良好。证明了方法的有效性。
【图文】：

多股螺旋弹簧

图 1.1 多股螺旋弹簧Fig.1.1 Stranded wire helical springs之所以多股簧在运行时不会产生松松垮垮的状态是因为弹簧绕制方向与钢拧转方向是倒转的，这意味着一个为左旋另外一个就是右旋，就像图 1.2 里 a展示的一样。其实多股簧与普通单股簧并没有特别巨大的区别，它的特别之处当钢索处在高速度的位置移动时，钢丝之间会受到扭转力矩的作用，这种作使所有的钢丝接触得更加紧致，通过产生的摩擦阻尼来获得优异的减振结果图 1.2 里的 b 图中，在弹簧和钢索旋向一致的情况下，钢索将会产生松松垮垮良现象。不仅在这种扭转力矩下不能提高钢丝之间的紧致度，而且还会使弹生一定偏差，极大地影响弹簧在工作情况下的效果。

多股螺旋弹簧,绕向

图 1.1 多股螺旋弹簧Fig.1.1 Stranded wire helical springs所以多股簧在运行时不会产生松松垮垮的状态是因为弹簧绕制方向方向是倒转的，这意味着一个为左旋另外一个就是右旋，就像图 1.2的一样。其实多股簧与普通单股簧并没有特别巨大的区别，它的特别索处在高速度的位置移动时，钢丝之间会受到扭转力矩的作用，，这有的钢丝接触得更加紧致，通过产生的摩擦阻尼来获得优异的减振1.2 里的 b 图中，在弹簧和钢索旋向一致的情况下，钢索将会产生松松象。不仅在这种扭转力矩下不能提高钢丝之间的紧致度，而且还会定偏差，极大地影响弹簧在工作情况下的效果。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH135.1

【参考文献】