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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# }* t) y. s, I: N+ b
7 d4 | X; ~3 C( ]; S% O, o3 b
（四) 承受静载荷的圆柱螺旋压缩(拉伸)弹簧的设计 q' E& t b; C% G3 f/ g
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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。 C8 s3 ]/ O$ N% C0 J6 }* N
8 R% v2 P9 k) M* J( W
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。 ! R% `$ D' s: ^5 l l' O1 Q
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具体设计方法和步骤如下: 8 P, k9 e( ?4 L3 t- I& J% M; ^) k8 g& }
4 y: L! [& w! c* h4 `+ l F1 z1) 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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9 U+ ^$ p) R% z$ D! z2) 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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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。 ! d) c- ~, y3 O- g' o5 C) R( z A# }: w
6 S, b# F3 O. Q. Y1 S8 }) T
4) 试算弹簧丝直径d ' ( V6 i" A9 y' x% c. W
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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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* g* k. n+ B) h$ L9 J 5) 根据变形条件求出弹簧工作圈数： * I$ ~9 i$ m: q% I: g0 Y2 T
0 m6 i' w8 e9 d% s' T对于有预应力的拉伸弹簧
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对于压缩弹簧或无预应力的拉伸弹簧
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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：
, u# i4 a2 a8 J( U- \) ^
! `. p3 c4 [. A1 ?/ e当两端固定时，取b<5.3； ( T. B4 ?; S9 L
9 j, D" d7 D1 H7 [9 C当一端固定，另一端自由转动时，取b<3.7；
& ]7 {* \9 J$ j
8 Z; D9 r j% C" B9 O* Q0 @1 x当两端自由转动时，取b<2.6。
' L E0 ?/ U& ]; h3 e1 L* J3 \6 s5 W0 }4 I$ x. Y& _% x1 f
& m O6 l5 R( {+ N% x9 w- X
$ T) W! s) b3 I$ h2 U ?& J
压缩弹簧失稳及对策 # O$ u$ r% Y5 {
5 D+ F3 T8 _& C5 I* R2 Q) ~
当b大于上述数值时，要进行稳定性验算，并应满足 3 T( c2 ^+ X, j
$ M0 W Q4 E6 Y' p$ M+ ?+ ~& J3 e
Fc=CukpH0>Fmax
& s; y7 M) g5 i! [; K/ _( b: O! u V6 j
式中：Fc——稳定时的临界载荷；
( b, k' |4 i% F6 V. W( q. W- [
9 e0 F" [' c; b( U. n Cu——不稳定系数，从下图<不稳定系数线图>中查得； 9 K$ n$ O" a% }% P& |2 L
4 t7 v. E) _5 p* R; ~
Fmax——弹簧的最大工作载荷。
# P$ B f5 [* j& x2 O& c
7 S1 h2 c9 E4 m& ] A9 k3 P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。
% W) w& Y6 r7 C O; P$ v4 N7 r7 C [) z. D
# ?* e( P% ~: P( h
7 W, e7 W) a G' ^9 _
不稳定系数线图 . s2 k2 N0 c) [7 V
; b- k3 M- L2 a t9 q导杆（导套）与弹簧间的间隙
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6 F, [! ~9 a7 ?9 j% R1 r中径D2/(mm) ≤5 >5～10 >10～18 >18～30 >30～50 >50～80 >80～120 >120～150
+ B! i5 Y' B2 V; |: c' Y3 `( K5 X间隙c/(mm) 0.6 1 2 3 4 5 6 7
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$ U2 G! B5 D* C& B9 ?7 a 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。 # u6 J0 V: g& q1 V& u, M
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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