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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- ?# C" Z1 V, G
" K0 c9 P$ n# J3 Q {3 u
（四) 承受静载荷的圆柱螺旋压缩(拉伸)弹簧的设计
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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。
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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。 " Q+ Q+ w; m- W( F# \6 J
! ]# [- ]3 g+ a$ e3 W
具体设计方法和步骤如下:
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& I& y! d9 W) B0 i L7 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。
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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。 + i1 e2 ~: ], {% S
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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。 4 _; }( b# u& f% K# j3 T
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4) 试算弹簧丝直径d ' 3 }" y. R: g( r) Y
+ @, Y5 T9 o* {- G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： . k, ~; G8 O5 i. ]) H' e7 f J& j
F& `/ `. ` I! N* q对于有预应力的拉伸弹簧
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对于压缩弹簧或无预应力的拉伸弹簧 ! W H8 i! z+ f' S& v
* f1 J0 d9 `' x! p$ _( _ 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：
3 g1 `+ a' l. X8 b5 W5 w
2 t' C7 w; h# w5 W1 P* ]. q2 {当两端固定时，取b<5.3；
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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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* e4 ?# X1 c% ]7 _# R. g当两端自由转动时，取b<2.6。 8 \" e6 k L: f% d- A* ?
+ B0 i% S! K; L* f
h% K) y6 \, D9 k8 R, n0 `- R7 @4 ?2 v" }0 U! Y& D( f
压缩弹簧失稳及对策 2 ?* h: P& O& Z) D4 O. L+ n
; b- N+ k3 N' O( d& [1 \9 K当b大于上述数值时，要进行稳定性验算，并应满足 $ _% O5 m' b" r& r8 _
8 X4 \/ m- E$ X! b
Fc=CukpH0>Fmax 0 m' M3 K" ^- a
; y$ P1 Q" D- j7 Q$ o p; T1 H1 V3 R0 o式中：Fc——稳定时的临界载荷；
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1 D5 w y: ]9 O3 l9 E: `0 q/ _' N Cu——不稳定系数，从下图<不稳定系数线图>中查得；
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Fmax——弹簧的最大工作载荷。
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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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5 U5 x1 u2 [" J+ Z$ g& q不稳定系数线图 * z7 C& P9 N/ [& w( D5 }
8 y1 T; C, u4 E导杆（导套）与弹簧间的间隙
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9 A, \ C8 a1 m' j) u4 P4 E中径D2/(mm) ≤5 >5～10 >10～18 >18～30 >30～50 >50～80 >80～120 >120～150 / \" `- Y1 Y9 Y: x; N6 u
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。 9 d; h3 E5 i4 g* e6 n' k" P
) C' b) o* M' G. q; X 9) 绘制弹簧工作图。 |
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发表于 2012-11-7 10:34:25