圓柱彈簧地設(shè)計計算

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1、實用標準文案圓柱彈簧的設(shè)計計算(一)幾何參數(shù)計算　　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，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）計算公式參數(shù)名稱及代號計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準值內(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)選取精彩文檔實用標準文案壓縮彈簧長細比b自由高度或長度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)軸向長度?工作高度或長度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??展開長度LL=πD2n1/cosαL≈πD2n+鉤環(huán)展開長度?螺旋角αα=arctg(p/πD2)對壓縮螺旋彈簧，推薦α=5°～9°(二)特性曲線精彩文檔實用標準文案　　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)計彈簧時，務(wù)必使其工作應(yīng)力在彈性極限范圍內(nèi)。在這個范圍內(nèi)工作的壓縮彈簧，當承受軸向載荷P時，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，取縱坐標表示彈簧承受的載荷，橫坐標表示彈簧的變形，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。　　右圖a中的H0是壓縮彈簧在沒有承受外力時的自由長度。彈簧在安裝時，通常預(yù)加一個壓力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)力達到了材料的彈性極限。與Flim對應(yīng)的彈簧長度為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用標準文案　　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所需的初拉力。彈簧的最大工作載荷Fmax，由彈簧在機構(gòu)中的工作條件決定。但不應(yīng)到達它的極限載荷，通常應(yīng)保持Fmax≤0.8Flim?！　椈傻奶匦郧€應(yīng)繪在彈簧工作圖中，作為檢驗和試驗時的依據(jù)之一。此外，在設(shè)計彈簧時，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)彈簧受載時的應(yīng)力及變形　　圓柱螺旋彈簧受壓或受拉時，彈簧絲的受力情況是完全一樣的?，F(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精彩文檔實用標準文案稱為旋繞比

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