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发表于 2010-2-3 22:21:38
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来自： 中国山东青岛
15.3 圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧的设计计算7 O( g$ D, g5 D
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（四) 承受静载荷的圆柱螺旋压缩(拉伸)弹簧的设计
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弹簧的静载荷是指载荷不随时间变化，或虽有变化但变化平稳，且总的重复次数不超过次的交变载荷或脉动载荷而言。在这些情况下，弹簧是按静载强度来设计的。
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3 ^4 N+ Z$ Q/ W7 ]在设计时，通常是根据弹簧的最大载荷、最大变形、以及结构要求(例如安装空间对弹簧尺寸的限制)等来决定弹簧丝直径、弹簧中径、工作圈数、弹簧的螺旋升角和长度等。
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具体设计方法和步骤如下:
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* ^3 D# Y, ]1 B; E3 B, z/ `# v6 r1) 根据工作情况及具体条件选定材料，并查取其机械性能数据。
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& u+ M/ k; i* g. S" f3 h1 O2) 选择旋绕比C，通常可取C≈5～8(极限状态时不小于4或超过16)，并算出补偿系数 K值。
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3) 根据安装空间初设弹簧中径D2，乃根据C值估取弹簧丝直径d，并查取弹簧丝的许用应力。 1 v8 ]7 [. N* ?% x1 ?7 P- ?$ }
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4) 试算弹簧丝直径d ' : t( M) P7 ]4 r7 z0 i3 Q& w% k
* a6 M- j0 h/ X- X2 _* {必须注意，钢丝的许用应力决定于其σB，而σB是随着钢丝的直径变化的,又因[τ]是按估取的d值查得σB的H计算得来的，所以此时试算所得的d '值，必须与原来估取的d值相比较，如果两者相等或很接近，即可按标准圆整为邻近的标准弹簧钢丝直径d，并按D2=Cd 以求出 ；如果两者相差较大，则应参考计算结果重估d值，再查其而计算[τ]，代入上式进行试算，直至满意后才能计算D2.计算出的D2，值也要按表<普通圆柱螺旋弹簧尺寸系列>进行圆整。
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! X3 r# \9 i( N5 q5 N7 j 5) 根据变形条件求出弹簧工作圈数： $ h) A) c6 F& |, S8 u& T
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对于有预应力的拉伸弹簧
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. ]) N; h" s: t7 r$ g8 a3 s1 m4 q8 u对于压缩弹簧或无预应力的拉伸弹簧 % Q4 V2 P* r/ U8 R/ [2 @
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6) 求出弹簧的尺寸D、D1、H0,并检查其是否符合安装要求等。如不符合，则应改选有关参数(例如C值)重新设计。 ) h% S9 t& p! Q/ M/ d8 }7 n: l
8 {- w( j: E9 X7 u! d7 K4 A 7) 验算稳定性。对于压缩弹簧，如其长度较大时，则受力后容易失去稳定性(如下图a)，这在工作中是不允许的。为了便于制造及避免失稳现象，建议一般压缩弹簧的长细比b=H0/D2按下列情况选取： $ ~. S' h' t# |& r) q2 x
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当两端固定时，取b<5.3；
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当一端固定，另一端自由转动时，取b<3.7； . @2 v9 a) Q4 Z7 t) B
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当两端自由转动时，取b<2.6。
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压缩弹簧失稳及对策
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当b大于上述数值时，要进行稳定性验算，并应满足
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Fc=CukpH0>Fmax
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* f. D, {7 c( `% y v2 {式中：Fc——稳定时的临界载荷；
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Cu——不稳定系数，从下图<不稳定系数线图>中查得； 0 _' ?: M! I s# {" F' X
* X0 e' a( p' L& s, q" v' E1 r- u Fmax——弹簧的最大工作载荷。
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如 Fmax>Fc时，要重新选取参数，改变b值，提高Fc值，使其大于Fmax值，以保证弹簧的稳定性。如条件受到限制而不能改变参数时，则应加装导杆(如上图b)或导套(如上图c)。导杆(导套)与弹簧间的间隙c值(直径差)按下表(导杆（导套）与弹簧间的间隙表)的规定选取。
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# Y1 H0 u$ J, ]4 ~不稳定系数线图
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: ?: [* H2 X+ P5 v' F; W导杆（导套）与弹簧间的间隙2 x# \' \4 S; m' H. G: g5 ? Q! C
9 J: g- v9 P3 P. N# O中径D2/(mm) ≤5 >5～10 >10～18 >18～30 >30～50 >50～80 >80～120 >120～150 ( H% ^, b1 |; U! m
间隙c/(mm) 0.6 1 2 3 4 5 6 7 ! \" _9 W2 {/ F7 ^, }
l! h5 i7 G# T' {. y" Y% g 8) 进行弹簧的结构设计。如对拉伸弹簧确定其钩环类型等，并按表<普通圆柱螺旋压缩及拉伸弹簧的结构尺寸（mm）计算公式>计算出全部有关尺寸。
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# H2 |2 l: @% F$ g- A 9) 绘制弹簧工作图。 |
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发表于 2012-11-7 10:34:25