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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, U+ L/ F$ H9 d2 s- F) M
z' A3 o* t' m（四) 承受静载荷的圆柱螺旋压缩(拉伸)弹簧的设计 . S. r* X; p% k/ Z8 `
8 A8 ^& |5 T: ]7 {! Q! ?
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。 % J* S7 J1 f2 F) C
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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。 6 m# P5 L- v1 c
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具体设计方法和步骤如下: 2 |0 X, i- @3 f3 L! O( U
: W1 X7 `" ]9 j
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。
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{: G) w# |9 x* ]2) 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。 $ w7 v! B f8 t7 O1 y
6 v# i1 |8 F$ r, ^) a# g3) 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。
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4) 试算弹簧丝直径d '
+ q. Q; ]7 }, i: U9 j j8 D
) g& L. l. b! l8 ]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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5) 根据变形条件求出弹簧工作圈数：
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对于有预应力的拉伸弹簧 ) {0 {" l2 Y7 |7 C* q
6 y+ O2 E2 m: k* ^: e4 v: O9 D对于压缩弹簧或无预应力的拉伸弹簧 % Z" I( p& q) L& f+ W, C+ c
2 R1 k9 e( Y9 l- T+ e9 b. N 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。 " y$ |! Q, y7 [4 h7 l. @ u
0 g& i4 x: z J, q1 @ 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：
1 e4 x4 {% l% S* V. [& x$ J
1 N& A5 N4 A. W% ?) P当两端固定时，取b<5.3； ! i4 J, ^2 `$ X
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当一端固定，另一端自由转动时，取b<3.7； 3 b# [5 m0 ~( R
) a7 R/ x3 d$ L& B1 |当两端自由转动时，取b<2.6。 + H; m, K. M# ?4 J1 Q) V
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4 N* |) v7 t' g5 o, G% h$ H" _7 T
压缩弹簧失稳及对策 - y; v. O0 T6 C: h8 o
9 k m1 E' w) X# I1 o! V: B当b大于上述数值时，要进行稳定性验算，并应满足 " ^1 B* o0 t, ?* A Y; N1 {6 L
7 B* J3 ~# v. ] H: A& a) P
Fc=CukpH0>Fmax , n. K5 P1 U; e( q" }
+ R R4 G7 I7 F. V- ^7 G) A
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；
! v) ~/ Z$ X8 d, t8 h. B. M0 y6 D4 q- K4 P+ F9 x( h) R
Fmax——弹簧的最大工作载荷。 8 D- u- Z6 O3 f% k. Y
; C; K* r3 J9 A4 s% u4 T+ @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。 6 X! Y" {. Z" d' E% Y
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% K9 |7 L8 h5 M不稳定系数线图
8 D, J$ v' s; ~3 I9 v
* g' Q( J, t/ F! P8 ~5 @8 c7 f$ T1 \导杆（导套）与弹簧间的间隙
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中径D2/(mm) ≤5 >5～10 >10～18 >18～30 >30～50 >50～80 >80～120 >120～150
( C/ M* _1 t1 X7 y$ r间隙c/(mm) 0.6 1 2 3 4 5 6 7
3 `$ ]2 T. L4 \# W4 ~: x/ K9 }. y F+ O
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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% @, R! v2 ^1 h9 P {9 n. t 9) 绘制弹簧工作图。 |
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发表于 2012-11-7 10:34:25