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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& J; x4 {- {, v6 l" j' t3 |, _7 P
' p% `1 ^4 ?8 H, l) u. f% n（四) 承受静载荷的圆柱螺旋压缩(拉伸)弹簧的设计
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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。
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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。
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) g3 T) m% g: F2 J3 {. ^6 ?具体设计方法和步骤如下:
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' `0 a; S/ `3 Y# z1 R1) 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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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。
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% u6 R5 I* v6 c- k& _/ R* q3) 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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3 C/ l6 K* ?4 x1 @. a4) 试算弹簧丝直径d ' ) B, V R9 |7 l. @
+ z# Z8 L& j9 v% @) @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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! c& ^5 \: V% z0 X4 N% e- C 5) 根据变形条件求出弹簧工作圈数： % Q9 E, [( G8 \- M" N, M
# ^2 T, n! D0 Q/ u, A7 s" o对于有预应力的拉伸弹簧
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; \& u6 V5 N K7 j对于压缩弹簧或无预应力的拉伸弹簧 $ r" ~. e& c4 F
- J, q9 w+ s0 u( ]2 S% _. y 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。
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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： $ S9 Y; b3 R$ t$ Z
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当两端固定时，取b<5.3； 2 j& w2 ^% c& r( K2 \
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当一端固定，另一端自由转动时，取b<3.7； 7 Q1 a/ e9 z1 K/ f1 @) q$ s7 F
" K: H0 |# o6 Y1 h; Z当两端自由转动时，取b<2.6。 $ M- G+ \7 e% m2 n7 s: n
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& D% g; V- W7 I. I压缩弹簧失稳及对策
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8 o# T) T* p/ Q当b大于上述数值时，要进行稳定性验算，并应满足 , ]* G f0 N% l: S& x8 t1 @+ k
2 Y, e, p; Q" y0 j8 k# b3 B Fc=CukpH0>Fmax
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式中：Fc——稳定时的临界载荷； + J3 s) Q. n# t) X! f; o
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Cu——不稳定系数，从下图<不稳定系数线图>中查得；
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Fmax——弹簧的最大工作载荷。 * p+ {% G1 Z: _& n3 ]! m1 m
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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。 $ C; B$ y0 q, w+ q6 V" ~. [3 a; v
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# U; d |/ r, ^) z* H; b不稳定系数线图
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2 Q# W9 t: O: p- J7 H! l3 ]& z导杆（导套）与弹簧间的间隙0 @7 i0 g3 X! k/ D. |
, h9 h0 {9 z( L+ K# d中径D2/(mm) ≤5 >5～10 >10～18 >18～30 >30～50 >50～80 >80～120 >120～150
* }/ Z3 I; Q% V. p1 w间隙c/(mm) 0.6 1 2 3 4 5 6 7 - T/ ^" @$ c: ^0 c/ ?
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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。 8 Q+ F* Y( Y+ \' C" ~& `" \
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9) 绘制弹簧工作图。 |
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发表于 2012-11-7 10:34:25