圓柱彈簧地設(shè)計(jì)計(jì)算

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1、實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案圓柱彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算(一)幾何參數(shù)計(jì)算　　普通圓柱螺旋彈簧的主要幾何尺寸有：外徑D、中徑D2、內(nèi)徑D1、節(jié)距p、螺旋升角α及彈簧絲直徑d。由下圖圓柱螺旋彈簧的幾何尺寸參數(shù)圖可知，它們的關(guān)系為：　　式中彈簧的螺旋升角α，對(duì)圓柱螺旋壓縮彈簧一般應(yīng)在5°～9°范圍內(nèi)選取。彈簧的旋向可以是右旋或左旋，但無特殊要求時(shí)，一般都用右旋。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圓柱螺旋彈簧的幾何尺寸參數(shù)　　普通圓柱螺旋壓縮及拉伸彈簧的結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算公式見表(普通圓柱螺旋壓縮及拉伸彈簧的結(jié)構(gòu)尺寸（mm）計(jì)算公式)。普通圓柱螺旋壓縮及拉伸彈簧的結(jié)構(gòu)尺寸（m

2、m）計(jì)算公式參數(shù)名稱及代號(hào)計(jì)算公式備注壓縮彈簧拉伸彈簧中徑D2D2=Cd按普通圓柱螺旋彈簧尺寸系列表取標(biāo)準(zhǔn)值內(nèi)徑D1D1=D2-d?外徑DD=D2+d?旋繞比CC=D2/d?b=H0/D2?b在1～5.3的范圍內(nèi)選取精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案壓縮彈簧長(zhǎng)細(xì)比b自由高度或長(zhǎng)度H0H0≈pn+(1.5～2)d（兩端并緊，磨平）H0≈pn+(3～3.5)d（兩端并緊，不磨平）H0=nd+鉤環(huán)軸向長(zhǎng)度?工作高度或長(zhǎng)度H1,H2,…,HnHn=H0-λnHn=H0+λnλn--工作變形量有效圈數(shù)n根據(jù)要求變形量按式（16-11）計(jì)算n≥2總?cè)?shù)n1n1=n+(

3、2～2.5)（冷卷）n1=n+(1.5～2)（YII型熱卷）n1=n拉伸彈簧n1尾數(shù)為1/4,1/2,3/4整圈。推薦用1/2圈節(jié)距pp=(0.28～0.5)D2p=d?軸向間距δδ=p-d??展開長(zhǎng)度LL=πD2n1/cosαL≈πD2n+鉤環(huán)展開長(zhǎng)度?螺旋角αα=arctg(p/πD2)對(duì)壓縮螺旋彈簧，推薦α=5°～9°(二)特性曲線精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案　　彈簧應(yīng)具有經(jīng)久不變的彈性，且不允許產(chǎn)生永久變形。因此在設(shè)計(jì)彈簧時(shí)，務(wù)必使其工作應(yīng)力在彈性極限范圍內(nèi)。在這個(gè)范圍內(nèi)工作的壓縮彈簧，當(dāng)承受軸向載荷P時(shí)，彈簧將產(chǎn)生相應(yīng)的彈性變形，如右圖a所

4、示。為了表示彈簧的載荷與變形的關(guān)系，取縱坐標(biāo)表示彈簧承受的載荷，橫坐標(biāo)表示彈簧的變形，通常載荷和變形成直線關(guān)系(右圖b)。這種表示載荷與變形的關(guān)系的曲線稱為彈簧的特性曲線。對(duì)拉伸彈簧，如圖<圓柱螺旋拉伸彈簧的特性曲線>所示，圖b為無預(yù)應(yīng)力的拉伸彈簧的特性曲線；圖c為有預(yù)應(yīng)力的拉伸彈簧的特性曲線?！　∮覉Da中的H0是壓縮彈簧在沒有承受外力時(shí)的自由長(zhǎng)度。彈簧在安裝時(shí)，通常預(yù)加一個(gè)壓力Fmin，使它可靠地穩(wěn)定在安裝位置上。Fmin稱為彈簧的最小載荷(安裝載荷)。在它的作用下，彈簧的長(zhǎng)度被壓縮到H1其壓縮變形量為λmin。Fmax為彈簧承受的最大工作

5、載荷。在Fmax作用下，彈簧長(zhǎng)度減到H2，其壓縮變形量增到λmax。λmax與λmin的差即為彈簧的工作行程h,h=λmax-λmin。Flim為彈簧的極限載荷。在該力的作用下，彈簧絲內(nèi)的應(yīng)力達(dá)到了材料的彈性極限。與Flim對(duì)應(yīng)的彈簧長(zhǎng)度為H3，壓縮變形量為λlim。圓柱螺旋壓縮彈簧的特性曲線精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案　　等節(jié)距的圓柱螺旋壓縮彈簧的特性曲線為一直線，亦即　　　　　　　　　　　　　　　　　　壓縮彈簧的最小工作載荷通常取為Fmin=(0.1～0.5)Fmax；但對(duì)有預(yù)應(yīng)力的拉伸彈簧(圖<圓柱螺旋拉伸彈簧的特性曲線>)，F(xiàn)min>F0，F(xiàn)

6、0為使只有預(yù)應(yīng)力的拉伸彈簧開始變形時(shí)所需的初拉力。彈簧的最大工作載荷Fmax，由彈簧在機(jī)構(gòu)中的工作條件決定。但不應(yīng)到達(dá)它的極限載荷，通常應(yīng)保持Fmax≤0.8Flim?！　椈傻奶匦郧€應(yīng)繪在彈簧工作圖中，作為檢驗(yàn)和試驗(yàn)時(shí)的依據(jù)之一。此外，在設(shè)計(jì)彈簧時(shí)，利用特性曲線分析受載與變形的關(guān)系也較方便。圓柱螺旋拉伸彈簧的特性曲線(三)圓柱螺旋壓縮(拉伸)彈簧受載時(shí)的應(yīng)力及變形　　圓柱螺旋彈簧受壓或受拉時(shí)，彈簧絲的受力情況是完全一樣的。現(xiàn)就下圖<圓柱螺旋壓縮彈簧的受力及應(yīng)力分析>所示的圓形截面彈簧絲的壓縮彈簧承受軸向載荷P的情況進(jìn)行分析?！　∮蓤D<圓柱

7、螺旋壓縮彈簧的受力及應(yīng)力分析a>(圖中彈簧下部斷去，末示出)可知，由于彈簧絲具有升角α，故在通過彈簧軸線的截面上，彈簧絲的截面A-A呈橢圓形，該截面上作用著力F及扭矩。因而在彈簧絲的法向截面B-B上則作用有橫向力Fcosα、軸向力Fsinα、彎矩M=Tsinα及扭矩Tˊ=Tcosα。由于彈簧的螺旋升角一般取為α=5°～9°，故sinα≈0；cosα≈1(下圖<圓柱螺旋壓縮彈簧的受力及應(yīng)力分析b>)，則截面B-B上的應(yīng)力(下圖<圓柱螺旋壓縮彈簧的受力及應(yīng)力分析c>)可近似地取為　　　　　　　　　　　式中C=D2/d精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案稱為旋繞比

8、(或彈簧指數(shù))。為了使彈簧本身較為穩(wěn)定，不致顫動(dòng)和過軟，C值不能太大；但為避免卷繞時(shí)彈簧絲受到強(qiáng)烈彎曲，C值又不應(yīng)太小。C值的范圍為4～16(表<常用旋繞比C值>)