|
|
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 I# g' |9 r* L. Z2 _" M' z+ F
' }8 O! ~2 r* r m; Q% F
（四) 承受静载荷的圆柱螺旋压缩(拉伸)弹簧的设计 - V6 K0 ~9 k; b" \3 k) r
6 a& E9 h" _$ S. h& j; ]2 o& ~ 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。
4 A0 i4 p+ b# C3 o* L1 Z1 {( x9 \8 A4 M* C
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。
& i! w' U. M, R! M1 _1 z! R* I9 f) i) Y# s5 x
具体设计方法和步骤如下:
& o6 M& X- \1 z6 d0 t, j5 w6 `" I0 u, P
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。 8 Y6 l5 J: E1 L! ~
$ A, M& n, G$ h g% u, U2) 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。 0 ^( p% L) F. C- {. }( m0 G9 u
( o6 t6 h" g h9 A
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。 2 r* _- w! |8 {+ U% v6 c
9 _4 j7 V7 k, W' t6 a4) 试算弹簧丝直径d ' , p% W6 c7 E/ t
+ I- G u% n6 m* C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。
' o- M% g3 H8 f# c! i) u; A2 P
. c% @. ?% i8 q 5) 根据变形条件求出弹簧工作圈数： ) o0 ?0 | R A3 _
9 Y; C% S7 `) ~8 O
对于有预应力的拉伸弹簧
( G' |" V3 g4 ~! ?7 h) G$ E
. ], z: w4 P3 z1 z. D- @% U p% P对于压缩弹簧或无预应力的拉伸弹簧 4 I+ `9 b U6 j5 T$ Q6 i- W
* h" i {9 w9 e! r( U5 w- B3 U
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。
8 m, r) ^* e* w* g* V+ X; s% \, G7 ~# e* q; J
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 U% w0 _' E" `9 a
, F& o2 u/ i6 ?$ v- D4 j
当两端固定时，取b<5.3；
! n1 Q2 ?5 a+ [6 b
0 B2 _. [8 l" h当一端固定，另一端自由转动时，取b<3.7； " l; Q7 I! n3 S8 k) `% f! R
* j8 `2 c* u( |% e4 N1 Q- O5 @当两端自由转动时，取b<2.6。
4 A+ ?2 U! V7 z
5 _) E8 O3 q- E) x+ Z M8 J7 H
; r+ |2 i' n: Z# \
" x$ D D# M/ y3 W压缩弹簧失稳及对策
2 D, \. u5 O4 y4 H' o4 k
6 U. R" V* R- F. z$ ? `: \& m当b大于上述数值时，要进行稳定性验算，并应满足 " f3 [; a' |' k$ y0 i) x% ~
- e) L4 s7 e2 D5 L* u" t
Fc=CukpH0>Fmax 8 ?+ V0 q; {9 x% W; K
6 R4 ?$ ^0 n! `! }" a! V
式中：Fc——稳定时的临界载荷； $ J9 f$ F9 l! j/ R
8 i! u) @0 C( B
Cu——不稳定系数，从下图<不稳定系数线图>中查得；
+ k3 l$ g* d) f+ p/ D9 _& v! k
, C, o9 z4 R9 }( O+ r% r1 G Fmax——弹簧的最大工作载荷。 , r4 d- Q. M* O! z4 c
4 X: A: q! U; ?3 s; u/ u3 i1 X
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。
0 s+ ^" ]6 u8 [, a) A3 {7 n( N7 N. X( W* a# ?9 |
+ A% E8 t- _* J- Y
( a- }' @$ X$ Q9 D+ f* I不稳定系数线图 - `! H. H1 m8 a4 G/ L
' g( U/ ~2 t, ?# c$ S导杆（导套）与弹簧间的间隙
: D# _& O" N( ?+ z" ?8 T E s# q
. _* i, l/ p' G. I4 \, w中径D2/(mm) ≤5 >5～10 >10～18 >18～30 >30～50 >50～80 >80～120 >120～150 $ H' o* }4 l/ e9 c# _4 D7 I
间隙c/(mm) 0.6 1 2 3 4 5 6 7
8 w4 P# |7 V1 Z! c9 E% ?' V+ m0 [5 }$ g" F3 r) R1 Z& L
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 A+ F# V1 }$ F/ s' W% @3 W
$ `3 h9 u. A g; Z7 S 9) 绘制弹簧工作图。 |
|
楼主
发表于 2012-11-7 10:34:25