|
|
发表于 2010-2-3 22:21:38
|
显示全部楼层
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
$ _* @. x" p6 s% {
% _% k# I/ z! G! \' J2 {% A3 S（四) 承受静载荷的圆柱螺旋压缩(拉伸)弹簧的设计
) H7 I& X: M$ j- F+ l& D) k! Z% F, J+ I+ b
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。 1 y% L2 |" E5 ^. G% x
. E" T9 y: t% d/ v. s' n- ^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。
7 w2 F# x7 ]4 p5 @ {7 R" T! O9 `4 b( s% m6 }/ w9 n
具体设计方法和步骤如下: 0 w4 \# \/ B4 N7 I
/ a3 e! [& r$ a4 H" F0 ?+ ?
1) 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。 ' W: e3 w. \2 W
+ }: f) B& o6 h' ~% X$ ?7 K2) 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。 - b2 m$ r! x6 T# v9 Z+ h+ ]) b/ e7 W
! \6 S7 C$ j; u
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。 # e- S; n, l# P5 \, L, S
5 A9 o3 t- i! A' s- B; i7 h' D4) 试算弹簧丝直径d ' 6 O; |& \0 _! _. C, v1 T
% T. P! b# x6 ?" Y
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。
0 I5 u7 r' I- b; h5 @: ~4 F' ~2 V4 n: a1 o0 Z/ a$ [1 V+ w' Y: A# b* u
5) 根据变形条件求出弹簧工作圈数：
4 x% @; r* j5 N! m" Q
; s2 c6 v6 v/ Z* t) z对于有预应力的拉伸弹簧
" {. _+ l6 C2 b% C9 [! z/ F0 x8 N6 `$ B
对于压缩弹簧或无预应力的拉伸弹簧
- l% j5 g9 U& _) E" W# B' r5 j- ?% o$ e7 {; F( p- `) [/ f
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。
/ f1 [: x/ r. m& U5 g0 N0 a- t
/ N4 Q0 j& D0 u 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：
; |2 y: T4 O7 M6 O% W$ w2 R; v: v
# b, p- F7 j1 k( y+ t6 u当两端固定时，取b<5.3；
- b$ f& `4 O% j: Z+ c, d5 K5 H7 Y. s }( D$ z
当一端固定，另一端自由转动时，取b<3.7；
( T7 }& ]8 H" V" L9 P& I( @6 s/ k& G( w$ \
当两端自由转动时，取b<2.6。
1 ?' e( _ j+ f0 ?
8 r8 Q2 o; t: e1 P. g
& j! C: Q6 P" u& y5 U- n* O" {* T! }3 G! i
压缩弹簧失稳及对策
$ x- e8 L2 S0 L- D6 f! F
$ ]3 x2 A# T' [( V- [/ I5 T& g d8 r当b大于上述数值时，要进行稳定性验算，并应满足
/ u& d1 V% j' o% F2 D
/ h/ F: d1 y. f' y Fc=CukpH0>Fmax 6 `/ M; b% k0 J5 }+ K4 l; s# F
* g: |6 U" r0 W. U1 n9 B
式中：Fc——稳定时的临界载荷；
6 \5 t, S0 F- V. _1 |1 K, O' l8 A [% G+ J$ k' O
Cu——不稳定系数，从下图<不稳定系数线图>中查得；
, k; W' f. O9 q5 p8 B3 a$ N5 K9 m4 c, o6 P# F
Fmax——弹簧的最大工作载荷。
) I) V3 w! Z" [% L8 u* ^% j* q' D$ T( K9 I1 `/ r
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。 : J- h& S p3 P; H: a
7 w9 K/ u5 Q, C" U% G
7 C: \) ~' a0 L7 C2 b4 p: w# u4 }, a- E% I
不稳定系数线图 2 T h( I1 }; ]3 T4 K/ ^& j
7 C! L! Y) O. ~
导杆（导套）与弹簧间的间隙3 ?1 Y" p/ V3 L" u" _ F" i
! ~: |: E3 W6 Q1 m& j中径D2/(mm) ≤5 >5～10 >10～18 >18～30 >30～50 >50～80 >80～120 >120～150 7 L# e L6 R+ w8 \2 r1 S' @
间隙c/(mm) 0.6 1 2 3 4 5 6 7 " d/ X4 L7 l1 j- }2 P
4 b3 p& r E# N6 Q5 n& _ 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。 1 ?: H( }, W8 ` d W
3 n3 U/ p, `6 K
9) 绘制弹簧工作图。 |
|
楼主
发表于 2012-11-7 10:34:25