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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2 `, B) J+ c6 R2 G3 m
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（四) 承受静载荷的圆柱螺旋压缩(拉伸)弹簧的设计 ( D1 G' d& x; E: Y `5 h" a
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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。 ; e' m6 D9 [* m7 t
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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。 ( J! U$ P1 O7 f, F4 Y" A! x- ~
- U$ o$ a- u# x: y: |9 f% O/ h具体设计方法和步骤如下: ; d6 t% `. n; |6 d, {% q; B
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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。 + a' I t6 @- U2 I; E* Y& o
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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。 2 @6 M; s6 _8 X J) U
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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。
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6 h" h" S8 l+ _: s4 f @4) 试算弹簧丝直径d '
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8 k _( v0 j' o* m5 M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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# T0 [4 @3 C! V' F V5 r3 s 5) 根据变形条件求出弹簧工作圈数：
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对于有预应力的拉伸弹簧 1 N) @( _7 f, u3 A% F% s6 Q
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对于压缩弹簧或无预应力的拉伸弹簧
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3 @7 b5 m; t7 ~8 }9 T 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。 2 \& F, _0 h5 _3 v. n- N! }* E1 R0 h
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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：
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# V3 h% Q7 D; V" v) }) N% v当两端固定时，取b<5.3； / `0 z1 j% h' z- q' b! w
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当一端固定，另一端自由转动时，取b<3.7；
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$ y- h5 A9 S' r7 \) I# R; N当两端自由转动时，取b<2.6。 - F9 ^- O* C7 @# I+ _
7 f" H0 Z( H0 G- t' W
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压缩弹簧失稳及对策
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当b大于上述数值时，要进行稳定性验算，并应满足 - A0 \6 f$ C, `, }% ]! i0 _. j
# u$ K# F; s: }9 ?" f, O4 u7 S Fc=CukpH0>Fmax
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1 w* E4 P- {6 m) N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； 7 x( z3 p/ m* d) |# B/ b8 V4 G
; |( [5 @- v2 u, ?" D4 W
Fmax——弹簧的最大工作载荷。
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, Z2 j, a3 J( r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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& A" c7 w7 d# o* H不稳定系数线图
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导杆（导套）与弹簧间的间隙' p6 |% f8 |( \/ w9 f! z4 i
* R9 f" H% f& P* A! r$ [3 f% X中径D2/(mm) ≤5 >5～10 >10～18 >18～30 >30～50 >50～80 >80～120 >120～150
1 I% Z$ p* n: ^ \5 o间隙c/(mm) 0.6 1 2 3 4 5 6 7 / Q" [+ |' y4 H% S" O; Q
: m! F# W( K4 Q" e 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。 ( ^0 z/ C6 K" ?. O) F
# T. g* r* U% X! n p 9) 绘制弹簧工作图。 |
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发表于 2012-11-7 10:34:25