弹簧设计

zhanglili167

哪位大侠知道圆柱弹簧设计的步骤，或者公式什么的啊，就是选用65M n 材料，然后如何确定他的圈数、节距、及弹簧的截面的大小啊，等着大侠救命啊，不然分分钟被开除哦

[ 本帖最后由 zhanglili167 于 2008-1-3 16:02 编辑 ]

zhudq007

弹簧总圈数与其工作圈数间的关系为：
0 S- T3 Q: A, c2 r
弹簧节距t一般按下式取：
& f1 \; y3 T) W4 m （对压缩弹簧）；
t=d （对拉伸弹簧）；
$ E! m' J1 c/ A式中：λmax --- 弹簧的最大变形量；
Δ --- 最大变形时相邻两弹簧丝间的最小距离，一般不小于0.1d。

1 |# T9 B: J9 a% U" r2 l弹簧钢丝间距：
  A6 |4 |, ]) H　　　　　δ=t-d ；
弹簧的自由长度：
　　　　　H=n•δ+(n0-0.5)d（两端并紧磨平）；
6 F) V& F6 Z" ~0 w　　　　　H=n•δ+(n0+1)d（两端并紧，但不磨平）。
9 ~  D. N- X& ~; E9 X: [弹簧螺旋升角：
，通常α取5～90 。
弹簧丝材料的长度：
（对压缩弹簧）；
（对拉伸弹簧）；
其中l为钩环尺寸。
2 弹簧的强度计算

% R3 V* k- ~: O* _$ a1、弹簧的受力
3 \# Z9 v  k/ s( w2 Z; @
6 x/ I$ Y* E1 E  B图示的压缩弹簧，当弹簧受轴向压力F时，在弹簧丝的任何横剖面上将作用着：扭矩T=FRcosα ，弯矩M=FRsinα，切向力Q=Fcosα和法向力N=Fsinα（式中R为弹簧的平均半径）。由于弹簧螺旋角α的值不大（对于压缩弹簧为6～90 ）,所以弯矩M和法向力N可以忽略不计。因此，在弹簧丝中起主要作用的外力将是扭矩T和切向力Q。α的值较小时，cosα≈ 1,可取T=FR和Q=F。这种简化对于计算的准确性影响不大。
* m5 @8 R/ X8 s6 V/ D# e
/ g3 M0 ~- m* e: j, V当拉伸弹簧受轴向拉力F时，弹簧丝槽剖面上的受力情况和压缩弹簧相同，只是扭矩T和切向力Q均为相反的方向。所以上述两种弹簧的计算方法可以一并讲述。

* m9 T" K" `% h1 A6 ]8 H, p2、弹簧的强度
$ Y# N* J* x$ U9 l
- S+ U6 E- d3 ^$ h3 k从受力分析可见，弹簧受到的应力主要为扭矩和横向力引起的剪应力，对于圆形弹簧丝
! V2 A: a! _6 V
# h  b1 Z7 ]8 \7 g2 Y$ Q, L系数Ks可以理解为切向力作用时对扭应力的修正系数，进一步考虑到弹簧丝曲率的影响，可得到扭应力

- X. M6 h( S6 p- G
式中K为曲度系数。它考虑了弹簧丝曲率和切向力对扭应力的影响。一定条件下钢丝直径

2 n& [0 I1 n! Y+ p' v5 O4 X8 B3、弹簧的刚度
( @2 ?+ V6 V/ t* [
圆柱弹簧受载后的轴向变形量

  h/ X8 L  p! p2 k$ u& j4 f5 {; s式中n为弹簧的有效圈数；G为弹簧的切变模量。
这样弹簧的圈数及刚度分别为
: \1 ]. S! d2 Q) A* Z: g0 h0 P

- ~6 E) c" z; T% @$ q对于拉伸弹簧，n1>20时，一般圆整为整圈数，n1<20时，可圆整为1/2圈；对于压缩弹簧总圈数n1的尾数宜取1/4、1/2或整圈数，常用1/2圈。为了保证弹簧具有稳定的性能，通常弹簧的有效圈数最少为2圈。C值大小对弹簧刚度影响很大。若其它条件相同时，C值愈小的弹簧，刚度愈大，弹簧也就愈硬；反之则愈软。不过，C值愈小的弹簧卷制愈困难，且在工作时会引起较大的切应力。此外，k值还和G、d、n有关，在调整弹簧刚度时，应综合考虑这些因素的影响。
( e8 ~8 e1 g- H7 S, P
5 d/ O! k5 G, ~' ]4、稳定性计算

压缩弹簧的长度较大时，受载后容易发生图a)所示的失稳现象，所以还应进行稳定性的验算。

) ~* b9 l; T; s0 L( f图a　　　　　　　　　　图b　　　　　　　　　图c
( z) Z! y8 q. x4 f& j# q为了便于制造和避免失稳现象出现，通常建议弹簧的长径比b=H0/D2按下列情况取为：
. p2 k+ }( b! A  J7 [6 Q
4 l, e% V" P: F( f! ?" ~弹簧两端均为回转端时，b≤2.6；
弹簧两端均为固定端时，b≤5.3 ；
# |8 D) h& J4 y弹簧两端一端固定而另一端回转时，b≤3.7。
8 J  ]; c# R" M
! ]4 C2 n; y: q! k) I- W如果b大于上述数值时，则必须进行稳定性计算，并限制弹簧载荷F小于失稳时的临界载荷Fcr。一般取F=Fcr/(2～2.5)，其中临界载荷可按下式计算：
* h& S# n+ W! b  [6 j4 X
　　　　　Fcr=CBkH0
, `: j; f2 K, }" G5 ?" t" X: j1 @. ?: M
式中，CB为不稳定系数，由下图查取。

如果F>Fcr，应重新选择有关参数，改变b值，提高Fcr的大小，使其大于Fmax之值，以保证弹簧的稳定性。若受结构限制而不能改变参数时，就应该加装图b)、c)所示的导杆或导套，以免弹簧受载时产生侧向弯曲。
( o" \+ s2 W6 f0 @# g
1 m2 }2 j# f" t4 I(

zhudq007

弹簧总圈数与其工作圈数间的关系为：
9 h9 ]/ h* Z: K$ M
弹簧节距t一般按下式取：
（对压缩弹簧）；
t=d （对拉伸弹簧）；
( |# @6 w, f9 h6 Z7 a  W式中：λmax --- 弹簧的最大变形量；
$ y1 a3 C% F# q% x. t  i. ^Δ --- 最大变形时相邻两弹簧丝间的最小距离，一般不小于0.1d。

6 w+ h: o+ m5 z, @7 |弹簧钢丝间距：
: e2 ^; M7 Q! @* Y, T　　　　　δ=t-d ；
弹簧的自由长度：
　　　　　H=n&#8226;δ+(n0-0.5)d（两端并紧磨平）；
　　　　　H=n&#8226;δ+(n0+1)d（两端并紧，但不磨平）。
弹簧螺旋升角：
，通常α取5～90 。
弹簧丝材料的长度：
8 w2 U, _3 e( X4 m0 _$ ~0 p （对压缩弹簧）；
（对拉伸弹簧）；
其中l为钩环尺寸。
2 弹簧的强度计算
  f% n( p. E5 L2 T
' U& F7 T+ ]# N. p; k1、弹簧的受力
: h* T1 k1 h. F- J: Q
图示的压缩弹簧，当弹簧受轴向压力F时，在弹簧丝的任何横剖面上将作用着：扭矩T=FRcosα ，弯矩M=FRsinα，切向力Q=Fcosα和法向力N=Fsinα（式中R为弹簧的平均半径）。由于弹簧螺旋角α的值不大（对于压缩弹簧为6～90 ）,所以弯矩M和法向力N可以忽略不计。因此，在弹簧丝中起主要作用的外力将是扭矩T和切向力Q。α的值较小时，cosα≈ 1,可取T=FR和Q=F。这种简化对于计算的准确性影响不大。
8 W1 l: I+ h1 r6 y; o
) d+ b. q2 A# k; c$ a" V当拉伸弹簧受轴向拉力F时，弹簧丝槽剖面上的受力情况和压缩弹簧相同，只是扭矩T和切向力Q均为相反的方向。所以上述两种弹簧的计算方法可以一并讲述。
1 [, H8 ~' M9 {9 ~) v
$ S7 B7 o! \" J" T2、弹簧的强度

从受力分析可见，弹簧受到的应力主要为扭矩和横向力引起的剪应力，对于圆形弹簧丝
% S7 L" q) {6 h8 [, A( }# a0 D
系数Ks可以理解为切向力作用时对扭应力的修正系数，进一步考虑到弹簧丝曲率的影响，可得到扭应力
: Z" d! x! p- f7 [6 F4 X# g
/ g0 o4 u! L# p) i" L
3 T3 L# h3 S0 G8 u. ^1 Z. ?式中K为曲度系数。它考虑了弹簧丝曲率和切向力对扭应力的影响。一定条件下钢丝直径

3、弹簧的刚度
  S  K( ^, b  K3 Y% @* \( x! L
4 L; N) K$ p# j: J9 f/ H9 E! F圆柱弹簧受载后的轴向变形量
. l5 F4 U6 i: h$ E- T- ~
: ?( V) _, V6 p# o式中n为弹簧的有效圈数；G为弹簧的切变模量。
这样弹簧的圈数及刚度分别为
8 f0 j& `- Z1 c3 H) S2 @

1 O( f6 t* |2 J" r6 T对于拉伸弹簧，n1>20时，一般圆整为整圈数，n1<20时，可圆整为1/2圈；对于压缩弹簧总圈数n1的尾数宜取1/4、1/2或整圈数，常用1/2圈。为了保证弹簧具有稳定的性能，通常弹簧的有效圈数最少为2圈。C值大小对弹簧刚度影响很大。若其它条件相同时，C值愈小的弹簧，刚度愈大，弹簧也就愈硬；反之则愈软。不过，C值愈小的弹簧卷制愈困难，且在工作时会引起较大的切应力。此外，k值还和G、d、n有关，在调整弹簧刚度时，应综合考虑这些因素的影响。

4、稳定性计算

压缩弹簧的长度较大时，受载后容易发生图a)所示的失稳现象，所以还应进行稳定性的验算。
  U1 a3 c6 _1 o9 ]4 B! `8 X* s
图a　　　　　　　　　　图b　　　　　　　　　图c
为了便于制造和避免失稳现象出现，通常建议弹簧的长径比b=H0/D2按下列情况取为：
; T" {3 d2 |' S& e$ s" d
弹簧两端均为回转端时，b≤2.6；
' s' ~% U: y" ?. {9 {8 Z$ N  I3 _. u弹簧两端均为固定端时，b≤5.3 ；
弹簧两端一端固定而另一端回转时，b≤3.7。

1 j4 c  f" S8 C2 r  Z) G( C如果b大于上述数值时，则必须进行稳定性计算，并限制弹簧载荷F小于失稳时的临界载荷Fcr。一般取F=Fcr/(2～2.5)，其中临界载荷可按下式计算：

　　　　　Fcr=CBkH0
/ [# H6 R  W' ~" V+ V, W4 K: r
' }+ Z( \9 F) V' U2 h式中，CB为不稳定系数，由下图查取。

! i8 ]0 j0 v0 ?: J如果F>Fcr，应重新选择有关参数，改变b值，提高Fcr的大小，使其大于Fmax之值，以保证弹簧的稳定性。若受结构限制而不能改变参数时，就应该加装图b)、c)所示的导杆或导套，以免弹簧受载时产生侧向弯曲。

(

gaoyns

可用机械设计手册（软件版）V3.0中的弹簧设计程序进行设计，准确高效。
+ \) Y* W/ R7 |! o
% z9 O5 [* I! W; i, A! E% d7 M[ 本帖最后由 gaoyns 于 2008-1-3 16:41 编辑 ]

zhanglili167

讲得很详细，不过好复杂啊

ed62132186

好详细哦,不过我的流量不够!

tshhy

这个讲得太好了，不过有实例会更好些！谢谢楼主！

zhaohuijun76

论坛里有弹簧设计程序,搜索一下,可以直接计算的