|
|
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& C6 L t0 G4 \6 u; j8 p2 O2 T
/ ]8 a2 K; l- X1 W# F3 B/ g
（四) 承受静载荷的圆柱螺旋压缩(拉伸)弹簧的设计 : [" \4 x* h" _0 f6 T/ L+ y
: z# f# N( ]! f3 B# n" G3 k- X* \ 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。 , W3 o0 g$ H6 a8 G& F
+ {; f1 A% l7 f; ~) M1 ~/ b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。
2 S+ d7 y. p$ p+ a5 |) M6 b# n1 f3 c; \5 E
具体设计方法和步骤如下:
; v- o! h, T0 E; x. n5 Z0 q( j# z0 p- C1 Q4 ^7 q" W# Y
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 m# w! t2 m( K, h2 B1 w4 }# v, C" b, r& a8 z$ ]& v
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。
9 L# [7 ~6 K; E5 u2 {# L/ w$ u. j! Y3 k6 a) _1 e2 S5 |8 \. 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。 - {( s4 E2 u, H; N
) x0 U1 h3 F* r o* B* x9 ~, v
4) 试算弹簧丝直径d ' 2 H8 k/ {" S7 z' K. h
+ I) S5 l5 f' ~% v
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。 & f5 d! F" V/ J
* Z( L2 N/ H/ E% _* O9 ~( m
5) 根据变形条件求出弹簧工作圈数： & R- T) b" W i" R! H
0 M' p, d a' T l
对于有预应力的拉伸弹簧
$ k- h0 H; F+ M5 V
' Z* ?# z4 N4 @对于压缩弹簧或无预应力的拉伸弹簧 7 R T& B; A5 M2 P4 }4 ^
: g1 B# w5 A" M, J+ }& D
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。
x- V8 ?. s t4 J I4 x6 W5 |8 d* c
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：
( _& g- L7 Z) P5 L% o
: O9 I" U: T% n- Q, k5 Y' r7 p当两端固定时，取b<5.3； : d! q' ~3 O1 D! t
$ V4 Y+ c5 @+ T2 @# ^1 H) u5 u
当一端固定，另一端自由转动时，取b<3.7； : O8 j$ g: ~# [4 W6 j# r
, r" a" f- ^ B. c y" o+ [) s
当两端自由转动时，取b<2.6。 1 q& T6 Y1 t8 c: u5 G; ~
! i& E6 w: D. m; `! w6 r& l% |
* ?. f5 k0 {3 y( ] E+ j3 N
) S% B- U' X' K$ F1 W5 V压缩弹簧失稳及对策
% \$ ~. |9 p9 T! I% r
4 a2 Q0 N% ?, p, [7 u( T/ j7 O' j当b大于上述数值时，要进行稳定性验算，并应满足
! O# T* F0 j% }' A8 V- c4 ]2 n1 J L: M: v6 v& @( |
Fc=CukpH0>Fmax ; B) P" [/ T5 K6 c! y
3 S5 {- X8 l: V7 \式中：Fc——稳定时的临界载荷； : v% U9 w% _) z+ B% [
$ `: \: t! m% q | K1 E- T
Cu——不稳定系数，从下图<不稳定系数线图>中查得； 9 p$ |, v7 T6 ]" ?# r1 j( m; O
2 _/ N5 k/ Q2 N% ]5 q Fmax——弹簧的最大工作载荷。
, e6 ?3 e- _6 ]4 E" {1 p
+ P7 v2 [- C0 G- 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。
& C" Q6 p/ N& `( \# r0 B( j- `; s J
; U- I8 C8 G; L+ z
% i+ A* n1 s }7 W# |- Y* K不稳定系数线图
6 i2 g3 S( h& r- k" q, p
3 c2 A( _- n8 g. ]7 d5 u导杆（导套）与弹簧间的间隙! V) z- N$ |$ g5 s
: P8 [, M( v6 }) D/ x/ {中径D2/(mm) ≤5 >5～10 >10～18 >18～30 >30～50 >50～80 >80～120 >120～150 % m) Q: |1 u, ]1 v4 s
间隙c/(mm) 0.6 1 2 3 4 5 6 7 # ^+ X! e# W8 S
; U7 I" m* Q9 |) X/ Y& j 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。 * R+ w+ L C) a/ O( k4 \7 l
8 C/ `4 T* u4 Q8 x, @6 k n4 \
9) 绘制弹簧工作图。 |
|
楼主
发表于 2012-11-7 10:34:25