多股螺旋弹簧动态设计方法及加工工艺的研究

多股螺旋弹簧是航空发动机和自动武器等产品的关键零件，这种弹簧的优点是抗冲击性能好,具有较大的非线性阻尼，吸收冲击能力强，因而多股簧与同截面材料的普通螺旋弹簧相比，具有较高的强度，在动载荷下寿命更长。但目前，对多股簧设计均采用静态力学的经验计算，对基于阻尼等参数的动态设计理论几乎没有；多股簧的强度及刚度设计根据材料的剪切弹性模量、簧杆拧角、簧杆直径等，查对静力学实验曲线（或查表）得到。因此采用这种方法设计的多股螺旋弹簧动态特性很难满足振动环境的使用要求，容易产生塑性变形而报废。.本项目拟建立多股螺旋弹簧每股钢丝成形后的曲线模型；提出基于阻尼等动态参数的多股簧新型设计理论；采用有限元方法对多股螺旋弹簧进行静、动力学分析、变形分析及仿真；研究多股螺旋弹簧精密加工工艺，改进传统的制造方法；研制具有独立知识产权的高精度多股螺旋弹簧数控加工机床。.本项目可为多股簧设计制造提供新的理论依据。

《多股螺旋弹簧》：第1－2章全面阐述了多股螺旋弹簧的背景知识、应用前景及基本理论。第3－4章介绍了多股螺旋弹簧的理论设计方法及有限元仿真。第5章着重阐述了多股螺旋弹簧制造工艺及成形后热处理技术，并通过大量试验研究了弹簧各种重要参数（如张力大小、钢丝直径、钢索索距、弹簧中径等）对弹簧回弹的影响。第6章介绍了作者自主研发的新型多股螺旋弹簧动态参数检测设备。第7章介绍了多股螺旋弹簧微动磨损研究，作者建立了多股螺旋弹簧受冲击载荷时，各股钢丝间法向接触力及角位移的数学模型；研究了不同试验工况及循环次数的变化对多股螺旋弹簧钢丝扭动微动运行行为和损伤机理的影响。第8章介绍了多股螺旋弹簧加工机床原理及优点。第9章为多股螺旋弹簧设计、制造及应用实例。

《多股螺旋弹簧》共9章，阐述了多股簧的应用背景及基本理论；提出了多股簧的理论设计方法及有限元仿真；研究了多股簧制造工艺及成形后热处理技术，并通过实验研究了弹簧各种工艺参数（如张力大小、钢丝直径、钢索索距、弹簧中径等）对弹簧回弹的影响；研发了多股簧动态参数检测设备；研究了多股簧微动磨损，建立了多股簧在冲击载荷下，各股钢丝间法向接触力及角位移的数学模型；研究了不同工况及循环次数的变化对多股簧钢丝扭动微动和损伤机理的影响；研发了多股簧加工机床；给出了多股簧设计、制造及应用实例。《多股螺旋弹簧》可供科研院所、厂矿企业、高等院校从事弹簧设计、制造及使用的科研人员、工程技术人员阅读，也可为与机械设计相关的科研人员和工程技术人员提供参考。

《21世纪先进制造技术丛书》序

前言

第1章 绪论

1.1 多股簧的特性

1.2 多股簧的用途

1.3 多股簧的国内外研究现状

参考文献

第2章 多股篑基本理论

2.1 空间曲线几何学原理

2.1.1 曲线几何学基本概念

2.1.2 坐标变换原理

2.2 钢丝中心线数学模型

2.3 多股簧参数计算

2.3.1 多股簧成形原理

2.3.2 钢丝的螺旋倍数

2.3.3 多股簧各层钢索外径计算

2.3.4 各层钢丝螺旋角及螺距计算

2.3.5 钢丝拧索螺距

2.3.6 并圈多股簧的三维几何模型

2.4 多股簧钢丝曲率和挠率变化规律

2.5 多股簧参数设计实例

参考文献

第3章 多股簧设计方法

3.1 多股簧静态设计方法

3.1.1 无中心股多股簧刚度计算

3.1.2 有中心股多股簧刚度计算

3.1.3 多股簧强度计算

3.2 多股簧动态设计方法

3.2.1 多股簧振动幅频计算

3.2.2 多股簧力学特性

3.2.3 多股簧波动理论和阻尼效应

3.3 动态模型振动位移计算与分析

3.4 多股簧动态计算实例

参考文献

第4章 多股簧绕制成形及回弹的数值模拟

4.1 弹塑性有限元法

4.1.1 弹塑性成形的基本理论

4.1.2 非线性的有限元求解

4.2 基于ABAQUS的分析方法

4.2.1 材料特性

4.2.2 分析步确定

4.2.3 单元类型及网格划分

4.2.4 ABAQUS准静态分析

4.3 单股簧绕制成形及卸载回弹的模拟分析

4.3.1 有限元模型

4.3.2 有限元计算结果

4.4 多股簧绕制成形及卸载回弹的模拟分析

4.4.1 几何模型

4.4.2 边界条件及网格划分

4.4.3 有限元计算结果

4.4.4 多股簧股间钢丝的载荷分布分析

4.4.5 单股钢丝与单股簧的分析

参考文献

第5章 多股簧的制造工艺

5.1 多股簧的材料

5.1.1 钢丝材料简介

5.1.2 钢丝材料的力学性能参数

5.2 多股簧的绕制成形方法

5.2.1 多股簧的绕制工艺

5.2.2 张力控制对多股簧绕制成形的影响

5.3 无中心股的多股簧回弹的影响因素

5.3.1 回弹影响因素概述

5.3.2 绕制张力对弹簧回弹的影响

5.3.3 弹簧螺距对弹簧回弹的影响

5.3.4 钢索索距对弹簧回弹的影响

……

第6章 高精度数控多股簧机床

第7章 多股簧的检测和试验

第8章 多股簧扭动微动磨损机理研究

第9章 多股簧设计实例