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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* Q: c8 U+ {7 s
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（四) 承受静载荷的圆柱螺旋压缩(拉伸)弹簧的设计 & O% L# c% {; y# u5 `" A+ o
2 w! o9 t+ n w; o 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。 # I; N9 I+ o" k" W9 J& T7 N
& G- \% h) h7 ~ {1 K6 J. y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。
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, q8 l. N; z3 @8 H4 D具体设计方法和步骤如下: 7 V/ t; @- r2 O# K$ F! V" R
O+ r8 ~* {1 F! `6 \+ v1) 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。 & [* Z3 @4 L. J* e
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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。
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& w3 t# i" z( v" `% L3) 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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5 B7 F* T3 Y* O; t7 z. W0 o4) 试算弹簧丝直径d ' ) O5 }3 X& b3 k4 I
/ U% W8 Z' W5 j' C1 W% y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。 & X- p8 l q& m6 C9 `' f$ U* @5 d
0 w2 E; m g( q2 b$ u 5) 根据变形条件求出弹簧工作圈数： $ I0 B% M' G( w# p4 H9 k4 m
4 N: P1 z. K) D; s: Y对于有预应力的拉伸弹簧 ; v% w! x) I2 u3 K/ h
, D& g; w4 ]# h/ o5 E对于压缩弹簧或无预应力的拉伸弹簧
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0 J7 f" D* b6 a/ v& E. X0 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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1 v# g' g4 s0 `5 P9 V8 H 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： 4 Y" j% ]6 b/ H: \; r8 Q
+ H: G2 U5 l/ y2 o, h0 {) v; b# g
当两端固定时，取b<5.3； ) ]$ V% e6 A- B* g' o% j, p
3 W* C* I& n- x$ I4 d; t
当一端固定，另一端自由转动时，取b<3.7； ) ~. N& |# t# k+ m' x
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当两端自由转动时，取b<2.6。 * W8 l3 D% w* b% m4 ]
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9 U& a- p+ U* F: \( g压缩弹簧失稳及对策
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, F0 n# X9 n6 _2 ]% J' O当b大于上述数值时，要进行稳定性验算，并应满足 4 ?- t+ P* H8 p4 _. Z
% a/ b1 H9 Y% }' g
Fc=CukpH0>Fmax
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( s ]% J0 Z5 W( m式中：Fc——稳定时的临界载荷；
1 b! z, `+ I. L# T- a7 o
+ d. ^! y2 v! B( z2 e' J* p; s Cu——不稳定系数，从下图<不稳定系数线图>中查得；
9 w$ q5 O/ G" s( J9 | P4 Z, U$ N5 i8 U+ w; s |
Fmax——弹簧的最大工作载荷。
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* p3 R( d! k+ I/ W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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不稳定系数线图
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% V N; O- B# M+ D导杆（导套）与弹簧间的间隙' X" C: M1 b6 H7 n- P! l4 Z
; W+ l( X& g! ^4 c! d1 l中径D2/(mm) ≤5 >5～10 >10～18 >18～30 >30～50 >50～80 >80～120 >120～150
9 v) V9 j5 }5 t间隙c/(mm) 0.6 1 2 3 4 5 6 7 6 k6 u. a3 x3 }% A6 V( z& U8 b
$ v* j" M! h, R9 [8 N- @/ m. F+ P0 Q% ? 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。
( {/ O! u2 ]7 S2 m5 u2 C. S: ~& h0 z7 |' y
9) 绘制弹簧工作图。 |
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发表于 2012-11-7 10:34:25