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[已答复] 弹簧的反推计算

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发表于 2009-5-23 20:03:39 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自: 中国福建福州

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现有一压簧,经测绘得直径5mm,端圈并紧磨平3/4圈,中径20,自由长度76,节距9mm,油淬火回火硅锰钢,如何计算得其极限载荷、最大载荷,受力变形情况。
( y8 n1 ]' q& f5 P' ]/ z" Z" }3 w( o; y- o3 Y8 M9 I! y1 m$ Y: F3 W1 @
以前计算的时候都是查手册里根据直径、中径查得其刚度、极限载荷等后再计算其变形量、最大受力的,但是手册里5mm直径的弹簧最小的中径都是25,没办法查其想要的数据。
( b  {; O  A- S' z' ~$ W
/ k5 a, B! k8 M请问各位大侠,我该如何计算呢?还有,我以前根据直径和中径计算受力情况、变形量的方法是否准确?谢谢。
2 |( `2 L5 B4 i7 _# n3 s
0 z0 y8 R$ L2 l& z: x! p另:我有根据其它中径的数据画出其曲线,根据曲线估算中径为20mm弹簧的最大载荷、刚度等,但是计算后,感觉结果有问题啊。
 楼主| 发表于 2009-5-23 20:33:19 | 显示全部楼层 来自: 中国福建福州
茫茫三维,找不到有做过弹簧的吗?555
发表于 2009-5-23 20:47:38 | 显示全部楼层 来自: 中国黑龙江佳木斯
什么弹簧 :)
发表于 2009-5-24 03:01:20 | 显示全部楼层 来自: 中国上海
给弹簧建了个模型,计算负载/变形曲线如图。从图上看,变形量小于18mm 时负载/变形满足线性关系,超过以后部分材料发生塑性变形,所以压缩量最好不超过18mm,负载174 kgf,弹簧刚度9.927 kgf/mm。模型如图2。2 X  ?3 N% U0 R6 |* L$ Y2 T% m
Clip_2.jpg
7 K. a1 h, h5 O" j6 f/ H/ ~* ]" k: O; D& ^
Clip_3.jpg
/ |# `8 @& J/ n% `0 x8 ?" r7 T, o7 k2 M
; m& R/ S/ j% I: ^% n$ [5 ?[ 本帖最后由 tigerdak 于 2009-5-24 03:12 编辑 ]

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发表于 2009-5-24 21:17:09 | 显示全部楼层 来自: 中国上海
《机械设计师手册》第2100~2105页有螺旋压缩弹簧的设计方法,根据手册计算弹簧参数如下。
. Z$ {% `8 k  z6 s* ?
0 F1 }( i1 e- `6 `4 v7 P1. 刚度
3 s8 D' E/ Z9 [  V; y  M; B4 K4 S' p7 E) C- k  L' r3 j0 ?
K=Gd^4/(8D^3n)
0 l# V$ ]+ g1 @& T& B* o9 n" z式中
+ J+ P' X% E: w( T! z3 r4 xG- 切变模量,根据表27-6查得G=79e3MPa" x+ d, ]5 l" H/ P1 k
d- 钢丝直径,d=5 mm
9 ?  V$ B- N) l" S5 [% w! A, TD- 弹簧中径,D=20 mm
& F0 R$ w* L1 c  |( Q. Q: yn- 有效圈数,结合表27-7及楼主测得数据,n=8" s' C1 t  b3 P4 r
计算得K=96.44 N/mm = 9.83 kgf/mm
1 M- F/ X% B8 H2 \  k2 B& q. N4 ~3 u6 u$ g, _# k
2. 试验载荷(最大载荷)
, ~: v+ ?5 ]& |% U+ o) u1 _. j* y3 j- r" j+ P  T: a0 f# H% z$ e
P=(pi*d^3/(8D))*τ  R; P6 z1 ^' F. N+ {
式中# X' `, {7 c0 V5 I5 w$ D# O
pi- 圆周率
  \, t9 _( `7 W1 v5 o& d8 wd- 钢丝直径,d=5 mm% ^( t5 j9 |2 n8 j, J) O3 z( m
D- 弹簧中径,D=20 mm
! @5 Q9 t; x' ^1 yτ- 试验切应力,根据表27-12 ,III类载荷许用切应力 τ=740 MPa* p# H: J" @8 Y2 l7 k4 R. D
计算得P=1816.23 N = 185.14 kgf& @- {+ h6 r, w, E

5 A$ |5 f5 Y3 x3 H  `3 Q+ @7 ^3. 最大压缩量& f5 T" }6 z* o. ^

+ o+ E9 K- i; e. ?+ Z- m) u1 @! ZA=P/K=185.14/9.83 mm = 18.83 mm

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天际孤帆 + 2 第二种方式应助。

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发表于 2009-5-25 12:40:55 | 显示全部楼层 来自: 中国广东佛山
楼主可以看看《弹簧设计手册》里面说得比较清楚,材料力学的教材中也有计算的说明。
* F. `. |9 x1 o" x$ _主要的是你要知道材料的切应力与切变模量。
 楼主| 发表于 2009-5-25 20:38:22 | 显示全部楼层 来自: 中国福建福州
谢谢各位的不吝赐教,因为现在没有手册,所以只能在明天去公司查查手册了。另外,公司里没有机械设计师手册,只有成大先主编的机械设计手册。: M) H' B& W* T* h3 a/ M/ m# D! O
* [2 L( \8 M$ p+ }; Z
谢谢大家。下一楼会发我做的计算,错误的地方请大家指教。。谢谢。
 楼主| 发表于 2009-5-25 21:10:11 | 显示全部楼层 来自: 中国福建福州
1、查表11-2-19(机械设计手册),作其它弹簧中径的参数曲线,以曲线图估算中径为20mm弹簧的参数值
# T6 z* _- }5 f& }& ~7 B. E9 n1 S许用应力τp=735MPa( s6 |6 V  r# X# t, G8 d( A
工作极限载荷Pj=1234N
/ P: T) i$ p4 x" z& A工作极限下单圈变形量fj=1.6mm5 N: j" a* M4 L: K. w/ F
单圈刚度Pd'=462N/mm
, o( \6 B+ P# ~$ X5 f0 [8 R. [; L! _2、油淬火回火硅锰合金弹簧钢丝A类,切变模量G=80000MPa,弱性模量E=200000MPa,硬度40-50HRC,钢丝抗拉强度σb=1471MPa
7 x8 s. c: s8 w4 C( w3、Ⅱ类载荷(主题里忘了说了)Pj≥1.25pn
/ I0 g* X4 m! j& M   Pn:弹簧的最大拉力
2 Z) y5 e. f* S5 A/ ^: k故pn≤Pj/1.25pn=1234MPa/1.25=987.2N4 p# ?" Q/ G) i
即弹簧的最大拉力为987.2N8 I! {0 V, Z% M' x# o
4、螺旋角α=arctg(t/πD)=arctg(15/3.14*20)=8.15°
$ A! w0 R% u7 l# \5、有效圈数n=7.5圈
6 D) A# |7 K7 \& \0 E        故弹簧刚度p'=Pd'/n
7 v3 `! ]" {8 j: o) Y! ^7 k1 o  E          p'=462/7.5=61.6N/mm( n; O8 v9 l: B! H0 |6 [
6、最大载荷下的变形量Fn=pn/p'9 I* e, }, g$ Q" _
              Fn=987.2/61.6=16.03mm! ~1 Y* s0 j/ x: h8 H1 [* a  p: k. h  d
        极限载荷下的变形量Fj=fj*n
$ X# L% S9 g: E               Fj=1.6*7.5=12mm
: L5 g8 j! d0 ^1 T2 h7 ^1 ?0 `          (上式极限载荷变形量中,不知是我曲线绘制时错误还是另外的原因,极限载荷变形量反而比最大载荷变形量还小,所以参照最大载荷下变形量计算公式Fn=pn/p'进行计算,Fj=Pj/p',得Fj=1234/61.6=20.03mm)
6 ^7 w% @1 D0 r. ?5 _% ]& R7、最大载荷下的长度Hn=76-16.03=59.97mm
/ U/ B- G8 f, T& G& ]      极限载荷下的长度Hj=76-20.03=55.97mm
) a) ~! O7 H+ Q/ Q/ ^, S3 d/ V
* l! ^' w/ N0 V, J( t$ u
. F, j3 s" Y- A/ @* {( i以上是我当时的计算,错误的地方请大家指正。我也没有弹簧设计手册,也许也找找相关的资料来看看。谢谢。。
发表于 2009-5-25 21:57:25 | 显示全部楼层 来自: 中国上海
貌似可以不用作曲线,直接有计算刚度的公式可查。成大先的机械设计手册里也有。
头像被屏蔽
发表于 2010-9-27 10:57:54 | 显示全部楼层 来自: 中国湖北黄冈
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