|
|
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
3 q* W) r0 K, T" q; G$ C1 I% Y0 ?, B* S. K8 o8 _: l- {: d
（四) 承受静载荷的圆柱螺旋压缩(拉伸)弹簧的设计 ' r- O* }9 }2 y+ U& x0 ^5 i* g
; ?9 T2 u" [0 I Y% e2 M 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。
% K/ j6 P* G- v2 X9 }7 x# p& y3 c3 P: a9 s# ^3 [
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。 5 H8 y' Q8 t2 V7 m+ M; E
" O% |7 K0 Q6 s5 M0 m
具体设计方法和步骤如下: % {8 r. L6 y$ o, x! I
- W2 c& B+ g# t1 {' ?& P. X1) 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。 3 B ?9 m* R& a0 H" a8 f& l6 a
: Z$ W7 A% D0 Q8 T+ O% E' E2) 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。
& D4 I" e K; F2 e9 z! c! L: i5 d" M5 Z) n7 o
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。 % U( f! S2 }6 D4 G$ g
8 U6 q2 x8 U, f0 A2 p
4) 试算弹簧丝直径d ' ' s! d0 J/ x1 P. G. z
, R F9 \3 Y9 } k: [: 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。
3 p, U' G! ]1 {/ u# q6 J! _% y
4 R+ _/ G) b* J, b( C 5) 根据变形条件求出弹簧工作圈数： . z- H8 S& j7 x' U- T
% U$ u S0 v3 l, y对于有预应力的拉伸弹簧
; u6 R o$ t E0 D# j- m! V
& Y6 M2 w; `0 f6 {7 X6 U对于压缩弹簧或无预应力的拉伸弹簧 ; y) |3 a" l' y. M; t- y
' n/ S" k- I: I6 V5 z) p 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。
6 f0 t* j8 ^' H" d9 K4 v3 L* x
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： 5 C# N& L6 M5 s# W) K
4 ^ Q5 j7 t: [" p- o2 S当两端固定时，取b<5.3； 1 h# l" ?% E8 j& W
& X/ ^0 u1 c9 d& Q+ X当一端固定，另一端自由转动时，取b<3.7；
% j. |" z S5 w. G" H& S4 a* Q0 A& g* {5 {# z( N
当两端自由转动时，取b<2.6。 / D' s3 I9 f2 j5 p; [
5 P9 K1 Y' {5 Z0 d; q # ]5 z3 l$ y' {9 |5 ?
% ~3 |, }% E# O# {& s# U
压缩弹簧失稳及对策
9 E; C0 o! I* Z4 m1 ]: }
3 O7 B& o: V: K" }* v) I# S当b大于上述数值时，要进行稳定性验算，并应满足 7 M n ?. b5 G+ e+ d
2 Q9 k9 P7 K& m
Fc=CukpH0>Fmax 0 u* e' k. U6 z4 T
& t. o0 Y4 i: {( r9 i4 z
式中：Fc——稳定时的临界载荷；
& \+ P, g1 _0 j% \9 A6 Z0 F/ i2 P/ Q; r$ K) b- a7 H
Cu——不稳定系数，从下图<不稳定系数线图>中查得； 7 t7 n3 p! j0 c, A
0 W2 y7 Q) D% W) z; i- c. _) H
Fmax——弹簧的最大工作载荷。 3 a; K6 l' P/ h; ?# R9 H
: Z/ O5 A4 n# n7 T0 k
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。
! \4 h9 k; T+ \+ _( S. I6 `* K
- y+ y1 @- i# E1 u3 i9 Q1 P
# c O/ v4 b1 N% S- I9 g: ]6 [$ c
, t# S8 [ g! E4 b$ O" K: U不稳定系数线图 * t4 Z: ]% `8 A4 W
5 l/ F& k! D- M导杆（导套）与弹簧间的间隙
: u. Y9 O9 `8 f0 o) o1 @
\ d- |) t' `4 e中径D2/(mm) ≤5 >5～10 >10～18 >18～30 >30～50 >50～80 >80～120 >120～150
/ J& F# k& r/ ]: V间隙c/(mm) 0.6 1 2 3 4 5 6 7
3 b7 r" N$ s2 O+ Z8 X- H: F! A4 j# y$ G+ d7 |+ W
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。 % v' |2 Y6 @0 a9 G( @5 L
( S! ]: i' ^4 J. J% H& t! \$ ]/ D 9) 绘制弹簧工作图。 |
|
楼主
发表于 2012-11-7 10:34:25