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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1 J0 [7 b, {9 R
" o9 a: ?& W) Y, G
（四) 承受静载荷的圆柱螺旋压缩(拉伸)弹簧的设计 % K2 W" _: j+ t' p7 c4 e) ?, b( Z
# S( W( d; c. o1 D 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 s2 w; ^$ i1 W6 k+ {
4 r+ q3 a5 f4 x) v4 y" i& |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。 # n$ H( l5 a$ u' Y/ [
H7 l2 ?+ t1 t0 A
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。 0 J- ^/ h) l8 `8 V; d) @) C
- p' x$ w7 E6 f- a" _: F( R' e* e, ^" l2) 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。
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4) 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： ( ]5 [3 C7 G; L! j+ m* m
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对于有预应力的拉伸弹簧
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' W8 i' b$ Y2 ^" @$ U0 U对于压缩弹簧或无预应力的拉伸弹簧
& S( F N7 l! k5 i2 t# x: D7 o# F- H2 z% @
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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" x% F% K* w! x% Z7 i8 Q 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 e/ |6 T! J' s; C, a" B+ D6 ]
% s$ M! m* q; }. i3 C" O9 z6 z当两端固定时，取b<5.3；
" u( Z. O; g, x8 S& `* S4 W' j( {: i; f4 j
当一端固定，另一端自由转动时，取b<3.7；
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当两端自由转动时，取b<2.6。 . U2 d* N# h) P, W* {2 l
# ]4 i h- d* Y + }) B. w$ W( j; T0 u1 B
3 e" Z' a+ f4 T压缩弹簧失稳及对策 ) Y8 b( K* ^- ^5 ?
) `' U. u) Q! C+ n. F当b大于上述数值时，要进行稳定性验算，并应满足
. M* k6 {+ G, ?5 g# c7 k7 `0 L
, b: K0 H9 R! ]2 L ~) C Fc=CukpH0>Fmax
2 X$ h p: I0 @; L j2 E) Z" G
) u6 T; }4 T5 u- t% E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； 9 d6 R, {% r! N" P$ Z
( ~- @, O7 s) Y' |) \! Y* a
Fmax——弹簧的最大工作载荷。 ! u! C: X1 ~/ ~! o$ Q# K. I8 ~7 e
" J* y) q& H2 V i- ^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。
+ d6 Y6 D/ F( R( Z, |
4 y) [' i* o8 Q- G* b6 p# O1 N( w4 J
$ X( P' @7 o' z' k7 C4 k0 A& r. r% @* b F$ C
不稳定系数线图
9 q5 K& X& E* m8 r3 _/ j2 Q) @% s
9 O: s o# L( u6 N2 Y4 M( K- U导杆（导套）与弹簧间的间隙
6 Q0 f: y: `. O) h0 c. \
6 N9 A! V! D) a4 s7 z8 C" |( b$ {中径D2/(mm) ≤5 >5～10 >10～18 >18～30 >30～50 >50～80 >80～120 >120～150
+ m/ r9 [$ D- T, n间隙c/(mm) 0.6 1 2 3 4 5 6 7
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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。 6 O5 ]( q6 ?, Q
$ ?, r& [3 |3 b
9) 绘制弹簧工作图。 |
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发表于 2012-11-7 10:34:25