沖擊載荷作用下多股簧動態(tài)特性試驗研究.pdf

1、多股螺旋彈簧(簡稱多股簧)是由多股鋼絲擰成多層同軸同螺旋方向的鋼索后卷制而成的圓柱螺旋彈簧。與單股螺旋彈簧相比,多股簧具有可靠性高、壽命長以及減振效果好等特點(diǎn),特別適合在高速沖擊和振動環(huán)境下使用,已受到越來越廣泛的關(guān)注。多股簧作為減振元件主要應(yīng)用于航空發(fā)動機(jī)、自動武器發(fā)射系統(tǒng)、車輛減震器和高精度儀表的關(guān)鍵復(fù)位零件等領(lǐng)域。
　　多股簧結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜,各股鋼絲之間復(fù)雜的接觸摩擦導(dǎo)致多股簧的靜、動態(tài)響應(yīng)具有顯著的非線性特點(diǎn),如非線性剛度、

2、非線性阻尼、遲滯特性等,但也使多股簧動態(tài)響應(yīng)的研究比較困難。多股簧在往復(fù)運(yùn)動中用作復(fù)進(jìn)簧時,主要承受高速沖擊載荷,彈簧變形速度很快,變形及應(yīng)力分布很不均勻。目前,國內(nèi)外學(xué)者研究多股簧的比較少,一般都是基于靜態(tài)載荷模型,對沖擊載荷下多股簧的動態(tài)響應(yīng)分析及動態(tài)特性的研究較少。因此,本課題組研發(fā)了一套多股螺旋彈簧的動態(tài)參數(shù)檢測設(shè)備,檢測多股簧在高速沖擊條件下的動態(tài)運(yùn)動參數(shù)。
　　本文旨在通過完善多股簧動態(tài)參數(shù)檢測設(shè)備及相關(guān)理論,分析多股

3、簧鋼絲的受力及變形,建立相應(yīng)的多股簧沖擊載荷響應(yīng)模型,在理論研究與試驗相結(jié)合的基礎(chǔ)上對多股簧受沖擊載荷時的動態(tài)響應(yīng)特性展開研究。主要研究工作如下:
　?、俑鶕?jù)鋼索擰緊前后受力特性的不同,對多股簧鋼絲進(jìn)行受力及變形分析;并結(jié)合第三強(qiáng)度理論和沖擊動力學(xué)理論對鋼絲進(jìn)行強(qiáng)度校核,分析多股簧所能承受的極限沖擊載荷和極限沖擊速度;該研究結(jié)果不僅為后續(xù)的沖擊試驗提供條件,也可以指導(dǎo)多股簧的參數(shù)設(shè)計。
　　②根據(jù)對強(qiáng)非線性剛度的不同處理,建

4、立了多股簧的沖擊載荷等效線性模型和非線性改進(jìn)模型;同時將改進(jìn)LP法的參數(shù)變換原理運(yùn)用到多尺度法中,求解非線性模型的響應(yīng),為后續(xù)的試驗分析提供理論基礎(chǔ)。
　?、坩槍Χ喙苫蓜討B(tài)參數(shù)檢測設(shè)備原數(shù)據(jù)采集方案的不足,基于Windows高精度計數(shù)器和相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集卡驅(qū)動函數(shù),開發(fā)了Windows界面下的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)控制軟件,實現(xiàn)了微秒級數(shù)據(jù)采集與實時控制,完善了該設(shè)備的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
　?、芙Y(jié)合理論研究和改進(jìn)后的多股簧動態(tài)參數(shù)檢測設(shè)備,