1、东 北 石 油 大 学课 程 设 计2012 年 7 月 课 程 课程设计 题 目 院 系 机械科学与工程学院材料系 专业班级 金属材料工程 09-2 班 学生姓名 学生学号 090402140205 指导教师 东北石油大学课程设计任务书(模板)课程 课程设计题目 火车减震弹簧热处理工艺专业 金属材料工程 09-2 姓名 冯立松 学号 090402140225主要内容、基本要求、主要参考资料等对火车减震弹簧进行工况分析，包括环境介质、温度、受力分析等，确定火车减震弹簧的主要失效形式、分析失效原因以及火车减震弹簧正常工作应满足的性能要求。根据性能要求，初步选定三种以上符合要求的材料，结合工艺性和
2、经济性对所选材料进行综合分析，确定最佳材料。根据最佳材料确定火车减震弹簧尺寸及热处理工艺，画出工艺流程并制作工艺卡片，确定组织检验方法。完成课程设计报告一份，字数不少于 7000 字。翻译相关外文资料若干，字数不少于 3000 汉字。主要参考资料：1、毕凤琴、张旭昀编.热处理原理及工艺.石油工业出版社，20092、 热处理手册编委会.热处理手册（第 3 版）.机械工业出版社，20023、崔忠圻.金属学与热处理.机械工业出版社，20034、中国知网、万方数据、维普信息资源、EI、ISTP、Springer、EBSCO 等资料。完成期限 2012.6.25-2012.7.6 指导教师 专业负责人
3、2012 年 6 月 25 日I目 录一、引言 1二、设计任务 1三、工况分析 1四、失效分析及性能要求 1五、选材及优化 1 .1 .1 .2六、确定尺寸和热处理工艺 2七、工艺流程及工艺卡片 2八、成品检验 3结论 3参考文献 3注意：正文内容中文字体用小四宋体，英文、数字字体用小四 Times New Roman。1. 疑问咨询：手机：15245959325 QQ：317603112 2. 课程报告最终电子版及翻译发至：word 文件名为：班级_学号_姓名如：材料 091-05-王林林课程设计.doc 及 材料 091-05-王林林课程设计翻译.doc3. 课程设计所有表格、说明、外文翻
4、译样式、题目、设计论文模板在公共邮箱： 密码： cailiao 下载。4. “课程设计成绩评价表”在最后上交材料时要单独上交，不要和课程设计论文装订在一起。5. 在“任务书”下方“指导教师”和“专业负责人”处以及“成绩评价表”下方“指导教师”处是老师签字的地方，不需填写。以上红色内容为说明文字，在提交课程设计论文时需删除！小 2 号黑体上下各空 2 行目录必须可链接，可自动更新一级标题小 4 号宋体，加黑二级标题小 4 号宋体二级标题可自行设计，在目录中也可不体现。目录：段落 1.5 倍行间距11、引言火车减震弹簧，是安装在火车弹簧减震器上的常用弹性元件，弹簧减振器是一种对位移反应灵敏的振动控
5、制装置。减震器主要用来抑制弹簧吸震后反弹时的震荡及来自轨道的冲击。在火车经过不平路面或变轨等不平稳情况时，虽然吸震弹簧可以过滤路面的震动，但弹簧自身还会有往复运动，而减震器就是用来抑制这种弹簧跳跃的。减震器太软，车身就会上下跳跃，减震器太硬就会带来太大的阻力，妨碍弹簧正常工作。在关于悬 挂 系 统 的改装过程中，硬的减震器要与硬的减震弹簧相搭配，而弹簧的硬度又与车重息息相关，因此较重的火车一般采用较硬的减震器。火车减震弹簧的重要性是不言而喻的，试想一下一列没有安装弹簧减震的火车在轨道上运行，那么车身的颠簸是旅客无法忍受的，即使是货运列车，若没有弹簧减震器的减震作用，反复颠簸和震荡将会对列车造成
6、巨大损害，大大缩短火车上其他元件的工作效果和使用寿命。二、设计任务内容（400 字左右）对火车减震弹簧进行工况分析，包括环境介质、温度、受力分析等，确定火车减震弹簧的主要失效形式、分析失效原因以及火车减震弹簧正常工作应满足的性能要求。根据性能要求，初步选定三种以上符合要求的材料，结合工艺性和经济性对所选材料进行综合分析，确定最佳材料。根据最佳材确料定火车减震弹簧尺寸及热处理工艺，画出工艺流程并制作工艺卡片，确定组织检验方法。三、工况分析为了减少前面提到的路面对车辆的振动和冲击，需要弹簧把这些吸收振动和冲击的能量，弹簧在悬架中就是一个储能元件，但是暂时储存起来还不行，还要把这些对车辆乘坐舒适性和
7、2操纵稳定性不利的能量消耗掉，这是就轮到减振器登场了，液压式减振器的工作原理是当车架与车桥作往复相对运动，而活塞在缸筒内往复运动时，减振器壳体内的油液便反复地从一个内腔通过一些窄小的孔隙流入另一内腔，此时，孔壁与油液间的摩擦及液体分子内摩擦便形成对振动的阻尼力，使车身和车架的振动能量转化为热能，而被油液和减振器壳体所吸收，然后散到大气中。简单的说就是，将动能转化为热能。如果减振器在试验台连续运转几分钟，减振器贮油缸外壁会变得非常热，甚至烫手。 随着列车速度的提高,机车车辆振动大大加剧。机车车辆在运行中要获得良好的平稳性,需要靠弹簧减振装置来保证，而减震弹簧正是减震装置的重要组成部分。弹簧减振装
8、置可用于缓和轨道不平顺对车体上部分的垂向和横向摆动作用。车体减振主要弹性元件是机车车辆的一系二系悬挂弹簧,它起到了车辆运行时减振、控制运动的作用。由轮缘与轨道接触产生的纵向和横向振动,通过机车车辆的一系悬挂弹簧,传递到转向架,使转向架产生纵向振动和横向振动,然后通过转向架和车体连接的二系悬挂弹簧,传递到车体,使车体产生( 摇晃) 振动。为研究火车用弹簧钢与高强度螺栓钢的微塑性服役行为 ,在 MTS 材料试验系统上进行了不同钢种在不同强度水平和不同循环应力条件下的室温蠕变试验 .结果表明 ,较低含碳量弹簧钢和螺栓钢的循环蠕变经历快速蠕变、稳定蠕变和失稳蠕变三阶段 ,而较高含碳量的钢 ,则只有后两
9、个阶段 ;循环蠕变规律可用经验公式 =0 Nc 描述 ;钢的化学成分、强度、服役应力和预应变处理显著影响其微塑性服役行为随着科学技术的进步 ,火车产品正向不断轻量化的方向发展 .这不仅要求不断开发出强度级别更高的材料 ,同时也使得一些关键零部件的实际服役应力更高 ,达到接近甚至超过屈服强度的水平1 ,2 ,常引起过早变形或断裂失效 ,如悬架板簧发生弧高降低 ,螺旋弹簧发生自由高度下降 四、失效分析及性能要求火车减振弹簧是火车使用过程中的易损配件，减振弹簧工作好坏，将直接影响火车行驶的平稳性和其它机件的寿命，因此我们应使减振弹簧经常处于良好的工作状态。 在 压 缩 行 程 （ 车 桥 和 车 架
10、 相 互 靠 近 ） ， 减 振 器 阻 尼 力 较 小 ， 以 便 充 分 发挥 弹 性 元 件 的 弹 性 作 用 ， 缓 和 冲 击 。 这 时 ， 弹 性 元 件 起 主 要 作 用 ； 在 悬 架 伸 张行 程 中 （ 车 桥 和 车 架 相 互 远 离 ） ， 减 振 弹 簧 阻 尼 力 应 大 ， 迅 速 减 振 ； 当 车 桥（ 或 车 轮 ） 与 车 桥 间 的 相 对 速 度 过 大 时 ， 要 求 减 振 弹 簧 所 在 的 减 震 器 能 自 动 加大 液 流 量 ， 使 阻 尼 力 始 终 保 持 在 一 定 限 度 之 内 ， 以 避 免 承 受 过 大 的 冲 击
11、 载 荷 。可用下列方法检验减振弹簧的工作是否良好。具体有以下几点诊断分析：（1）火车在不平整的轨道上以一定车速行驶时，车身强烈地振并连续地跳动。3（2）用力按下保险杠，然后松开，如果火车有 23 次跳跃，则说明减振弹簧工作良好。（3）火车行驶一定里程后，用手去摸试减震弹簧所在减震器外壳。如果比其他部分温度高，说明减振弹簧工作正常，否则说明减振弹簧已损坏。（4）拆下减震弹簧将其直立，并把下端连接环夹于台钳上，用力拉压减振杆数次，此时应有稳定的阻力 ，往上拉(复原)的阻力应大于向下压时的阻力，如阻力不稳定或无阻力，可能是减震器内部缺油或阀门零件损坏，应进行修复或更换零件。（5）火车缓慢行驶紧急制
12、动时，若火车振动比较激烈，说明减振弹簧有问题，在确定减振弹簧有问题或失效后，再察看减振器是否有漏油或陈旧性漏洞痕迹。（6）若发现减震弹簧所在减震器漏油，首先拧紧油缸盖螺母，若减振器仍漏油，则可能是油封、密封垫圈损坏失效，应更换新的密封件。如果仍然不能消除漏油，应拉出减振杆，若感到有发卡或轻重不一时，再进一步检查活塞与缸筒间的间隙是否过大，减振器活塞连杆有无弯曲，活塞连杆表面和缸筒是否有划伤或拉痕。 如果火车减振器没有漏油的现象，则应检查减振器连接销、连接杆、连接孔、橡胶衬套等是否有损坏、脱焊、破裂或脱落之处。若上述检查正常，则应进一步分解减振器，检查活塞与缸筒间的配合间隙是否过大，缸筒有无拉伤
13、，阀门密封是否良好，阀瓣与阀座贴合是否严密，以及减振器的减震弹簧是否过软或折断，根据情况采取修磨或换件的办法修理。五、选材及优化（一）5 5Si2Mn 弹 簧 钢55Si2Mn 弹 簧 钢 硅 和 锰 提 高 弹 性 强 度 和 屈 强 比 ， 提 高 淬 透 性 ， 抗 回 火 稳 定 性 和 抗 松 弛 稳定 性 ， 过 热 敏 感 性 也 较 小 ， 但 脱 碳 倾 向 较 大 ， 尤 其 是 硅 与 碳 含 量 较 高 时 ， 碳 易 于 石 墨 化 ， 使钢 变 脆 。 55Si2Mn 弹 簧 钢 用 作 汽 车 、 拖 拉 机 和 机 车 上 的 减 振 板 簧 和 螺 旋 弹 簧
14、 、 气 缸 安 全 阀 簧 ，还 可 用 于 250 以 下 使 用 的 耐 热 弹 簧 ， 直径25mm 的螺旋形弹簧、缓冲弹簧以及汽缸安全阀门等高应力下工作的重要弹簧。4优 点 ： 强度大、弹性极限好，屈服比值高，热处理后韧性较好，焊接性差，冷变形塑性低，切削性尚好，淬透性较 65、65Mn 钢高，临界淬透直径：油中约为 2557mm；水中约为4488mm；此钢宜油淬、水淬时有形成裂纹倾向，无回火脆性倾向，且具有抗回火稳定和抗松弛稳定性.缺点：钢中夹杂物较高，轧制较困难，表面易出疵病，脱碳倾向大；适宜在淬火并中温回火状态下使用。（二）6 0Si2MnA 弹 簧 钢60Si2MnA 合 金
15、 弹 簧 钢 是 应 用 广 泛 的 硅 锰 弹 簧 钢 ， 主要使用状态为淬火并中温回火下使用。6 0Si2MnA 合 金 弹 簧 钢 适 于 铁 道 车 辆 、 汽 车 拖 拉 机 工 业 上 制 作 承 受 较 大 负 荷 。60Si2MnA 弹簧的扁形弹簧或线径在 30mm 以下的螺旋弹簧、板簧也适于制作工作温度在 250 以下非腐蚀介质中的耐热弹簧以及承受交变负荷及在高应力下工作的大型重要卷制弹簧。 适用于制造承受高应力及工作温度300C 条件下工作的弹簧，如调速器弹簧、汽轮机气封弹簧、高压力水泵碟形弹簧及冷凝器支承簧等。 优点：与 55Si2Mn 钢相比，强度和弹性极限均稍高（其中
16、 60Si2Mn 钢更好），淬透直性也较好，在油中临界淬透直约为 3773mm.缺点：有回火脆性倾向；一般在淬火并中温回火下使用。 （三）60Si2CrA 弹簧钢与 60Si2MnA 钢相比，塑性相近，但抗拉强度和屈服点均较高；热处理过热敏感性和脱碳倾向小，淬透性高，油中临界淬透直径约为 37114mm，但有回火脆性倾向；一般在淬火并中温回火下使用。用途：适用于制造承受高应力及工作温度300C 条件下工作的弹簧，如调速器弹簧、汽轮机气封弹簧、高压力水泵碟形弹簧及冷凝器支承簧等。 （四）60CrMnA 弹簧钢60CrMnA 弹簧钢-特性：具有较高的强度、塑性，焊接性差、可切削性尚可，淬透性比硅锰
17、或硅铬弹簧钢好，油中临界高，脱碳倾向比硅锰钢低，回火脆性倾向较大，故应选择合适的回火温度和冷却速度；一般在淬火并中温回火状态下使用。用途：适用于制造汽车、拖拉机等工业上制造较大载荷和应力条件下工作的板弹簧和直径较大（可达 50mm）的螺旋形弹簧。 综合分析以上四种材料的性能和优缺点，加工工艺要求，材料经济性等因素，最终决定采用 60Si2MnA 合 金 弹 簧 钢 作 为 火 车 减 震 弹 簧 钢 的 材 料 。六、确定尺寸和热处理工艺内容（不少于 1000 字）5七、工艺流程及工艺卡片内容（500 字左右）八、成品检验内容（600 字左右）结论内容（300 字左右）参考文献1格式如下（参考
18、文献格式严格按毕业设计撰写规范格式写！）一、专著序号 主要责任者. 文献题名文献类型标识.版次. 出版者, 出版年： 起止页码.1 刘国钧, 陈绍业, 王凤翥. 图书馆目录 M.高等教育出版社, 1957：15-18.论文集2 辛希孟. 信息技术与信息服务国际研讨会论文集: A 集 C. 中国第五届信息技术学术会议论文集.北京， 1994：75-100.学位论文：3 张筑生. 微分半动力系统的不变集 D.北京大学博士论文. 1983：8-15.报告64 冯西桥. 核反应堆压力管道与压力容器的 LBB 分析 R. 北京: 清华大学核能技术设计研究院, 1997.二、期刊文章序号 主要责任者. 文
19、献题名J. 刊名. 年, 卷(期): 起止页码.5 何龄修. 读顾城南明史J. 中国史研究. 1998, 4(3): 167173.四、报纸文章序号 主要责任者. 文献题名N. 报纸名, 出版日期(版次).6 谢希德. 创造学习的新思路 N. 人民日报, 19981225(10).五、国际、国家标准序号 标准编号, 标准名称 S.7 GB/T 161591996, 汉语拼音正词法基本规则 S.六、专利序号 专利所有者. 专利题名P.专利国别: 专利号, 出版日期.8 姜锡洲. 一种温热外敷药制备方案 P. 中国专利: 881056073, 19890726.七、电子文献序号 主要责任者. 电子
20、文献题名电子文献及载体类型标识.电子文献的出处或可获得地址, 发表或更新日期/引用日期（任选）.9 王明亮. 关于中国学术期刊标准化数据库系统工程 的 进 展 EB/OL. http: / 19980816/19981004.附表：纸质参考文献类型标识符号文献类型 专著 期刊文章 报纸文章 论文集 学位论文 报告 标准 专利文献标识 M J N C D R S P热处理工艺卡片工艺编号热处理卡号 炉号： 炉状： 性能指标 b s s k HB1、技术指标12、实验结果2装炉及操作注意事项：零件尺寸图 尺寸要求外形：钢号：技术要求3硬度：4零件制造工序：5热处理工艺曲线：工艺序号 工 序 设备
21、温 度 时 间 冷却介质 备 注671、冷却条件油(或水) 温度2、实际情况：油(或水) 温度 淬火前 淬火后 拟订者 日 期 审核者 日 期备注：东北石油大学课程设计成绩评价表课程名称 课程设计题目名称 *热处理工艺学生姓名 * 学号 090402140* 指导教师姓名 * 职称 *序号 评价项目 指 标 满分 评分1工作量、工作态度和出勤率按期圆满的完成了规定的任务，难易程度和工作量符合教学要求，工作努力，遵守纪律，出勤率高，工作作风严谨，善于与他人合作。202 课程设计质量课程设计选题合理，计算过程简练准确，分析问题思路清晰，结构严谨，文理通顺，撰写规范，图表完备正确。453 创新工作中有创新意识，对前人工作有一些改进或有一定应用价值。54 答辩 能正确回答指导教师所提出的问题。 30总分评语：指导教师： 年 月 日
