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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6 H6 V& c4 x$ q7 Q4 ^5 k3 g
5 ~1 u" k7 `9 [! A- R0 L（四) 承受静载荷的圆柱螺旋压缩(拉伸)弹簧的设计 / f, A8 T: j5 V. q7 e& `3 d& l5 D
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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。 z6 R# ^0 Q6 e/ k, P) o
- t' x* A, h0 B' m" d S1 _, z) r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。 9 C" U; W, D/ O# P
! P8 n/ o' ], [3 n& N) b具体设计方法和步骤如下:
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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。
( p R2 ^* N+ t1 O; L8 a
# Y* s2 |4 ~, h" e8 V6 S' F2) 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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6 i) B; Y8 i* k: @( {5 X3) 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。 ( a" N! `6 X: ^- m3 T
6 v2 }( Y! a- ^2 M/ i4 g4) 试算弹簧丝直径d '
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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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5) 根据变形条件求出弹簧工作圈数： 7 p7 ?0 d' K: v' A9 P% a J1 g
1 V5 l( K0 e8 v6 C& E5 w8 K对于有预应力的拉伸弹簧 U3 X! V& }5 e+ P p0 L8 o' ]
1 E% Z, c: T4 Z& ~8 p* [, A% w+ N5 Z对于压缩弹簧或无预应力的拉伸弹簧 # }8 G. B g9 ~& p: N! X
# k S& j) H( F0 `# |# C$ ^9 S
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： % f# W; n. d4 @1 [4 |$ n
, k$ V# e: c& z
当两端固定时，取b<5.3； , R$ h* ~; } X# v
2 L7 K; w; L. S. i) e4 v
当一端固定，另一端自由转动时，取b<3.7； 2 e+ ^" R( e) J
2 U6 j% v; u: X% ^3 ^
当两端自由转动时，取b<2.6。
' o$ E C- `7 T$ p& I: d( w: Q* m$ T; D! }4 s& R: a3 \
7 s& W/ Z, j# b; e
7 a7 E5 W t) C% B% p" E, o9 b" \
压缩弹簧失稳及对策 - d9 ?- y# P% G: `; g! H
2 u ]1 L* J( Y$ w7 d
当b大于上述数值时，要进行稳定性验算，并应满足 3 O1 A `0 b' U
( D8 P& b2 Y/ n4 [2 i: l3 s
Fc=CukpH0>Fmax 6 [( W; Y6 o3 G" z: g
: s7 U1 W% {! z3 k! Q* _, x式中：Fc——稳定时的临界载荷；
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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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1 A3 f p+ S: g( z& u Fmax——弹簧的最大工作载荷。
) Q$ |; K0 Y- d) n
2 a2 X" Q, d3 g; G% _5 o N! M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。
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1 c# }$ y$ \6 B( o7 Y+ b
$ B1 ~1 P# G) j9 e( q6 F7 _5 N9 b2 c9 E& a6 d; ]7 J+ ~/ ~
不稳定系数线图 * O' z/ n' W- Y8 X8 _! Z! v) C
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导杆（导套）与弹簧间的间隙
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& @- |" l, T7 c9 G. a, a( D; { v中径D2/(mm) ≤5 >5～10 >10～18 >18～30 >30～50 >50～80 >80～120 >120～150
0 Z0 C) d* {/ Y. W$ ~& p Q间隙c/(mm) 0.6 1 2 3 4 5 6 7
( B! D, X: n2 }$ z/ f/ x6 n# W) t7 W) |! F2 c
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。
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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