拉簧(huáng)設計方法你知道(dào)嗎？

彈簧設計的任(rèn)務是要确定彈簧(huang)絲直徑d、工作圈數(shu)n以及其它幾何尺(chi)寸，使得能滿足強(qiáng)度約束、剛度約束(shu)及穩定性約束條(tiao)件，進一步地還要(yào)求相應的設計指(zhǐ)标(如體積、重量、振(zhèn)動穩定性等)達到(dào)最好。 具體設計步(bù)驟為：先根據工作(zuò)條件、要求等，試選(xuan)彈簧材料、彈簧指(zhi)數C。由于sb與d有關，所(suǒ)以往往還要事先(xiān)假定彈簧絲的直(zhi)徑d。接下來計算d、n的(de)值及相應的其它(tā)幾何尺寸，如果所(suǒ)得結果與設計條(tiao)件不符合，以上過(guò)程要重複進行。直(zhi)到求得滿足所有(yǒu)約束條件的解即(jí)為本問題的一個(gè)可行方案。實際問(wen)題中，可行方案是(shi)不唯一的，往往需(xū)要從多個可行方(fāng)案中求得較優解(jie)。 例12-1設計一圓柱形(xing)螺旋壓縮彈簧，簧(huang)絲剖面為圓形。已(yi)知最小載荷Fmin=200N，最大(dà)載荷Fmax=500N，工作行程h=10mm，彈(dan)簧Ⅱ類工作，要求彈(dan)簧外徑不超過28mm，端(duān)部并緊磨平。 解： 試(shi)算(一)： (1)選擇彈簧材(cai)料和許用應力。 選(xuan)用C級碳素彈簧鋼(gāng)絲。 根據外徑要求(qiu)，初選C=7，由C=D2/d=(D-d)/d得d=3.5mm，由表1查(chá)得sb=1570MPa，由表2知：[t]=0.41sb=644MPa。 (2) 計算彈(dan)簧絲直徑d 由式 得(dé)K=1.21 由式 得d≥4.1mm 由此可知(zhi)，d=3.5mm的初算值不滿足(zú)強度約束條件，應(yīng)重新計算。 試算(二(èr))： (1) 選擇彈簧材料同(tong)上。為取得較大的(de)I>d值，選C=5.3。 仍由C=(D-d)/d，得d=4.4mm。 查表(biǎo)1得sb=1520MPa，由表2知[t]=0.41sb=623MPa。 (2) 計算彈(dàn)簧絲直徑d 由式 得(de)K=1.29 由式 得d≥3.7mm。 可知：I>d=4.4mm滿足(zú)強度約束條件。 (3) 計(jì)算有效工作圈數(shù)n 由圖1确定變形量(liang)λmax：λmax=16.7mm。 查表2，G=79000N/mm2， 由式 得n=9.75 取n=10，考(kao)慮兩端各并緊一(yī)圈， 則總圈數n1=n+2=12。至此(ci)，得到了一個滿足(zu)強度與剛度約束(shu)條件的可行方案(àn)，但考慮進一步減(jian)少彈簧外形尺寸(cun)與重量，再次進行(hang)試算。 試算(三)： (1)仍選(xuan)以上彈簧材料，取(qǔ)C=6，求得K=1.253，d=4mm，查表1，得sb=1520MPa，[t]=0.41sb=623MPa。 (2) 計算(suàn)彈簧絲直徑。得d≥3.91mm。知(zhi)d=4mm滿足強度條件。 (3)計(ji)算有效工作圈數(shu)n。由試算(二)知，λmax=16.7mm，G=79000N/mm2 由式(shì) 得n=6.11 取n=6.5圈，仍參考兩(liang)端各并緊一圈，n1=n+2=8.5。 這(zhe)一計算結果即滿(man)足強度與剛度約(yuē)束條件，從外形尺(chi)寸和重量來看，又(you)是一個較優的解(jiě)，可将這個解初步(bù)确定下來，以下再(zai)計算其它尺寸并(bìng)作穩定性校核。 (4) 确(que)定變形量λmax、λmin、λlim和實際(ji)最小載荷Fmin 彈簧的(de)極限載荷為： 因為(wei)工作圈數由6.11改為(wéi)6.5，故彈簧的變形量(liàng)和最小載荷也相(xiàng)應有所變化。 由式(shi) 得： λmin=λmax－h=(17.77-10)mm=7.77mm (5) 求彈簧的節距(ju)p、自由高度H0、螺旋升(sheng)角γ和簧絲展開長(zhǎng)度L 在Fmax作用下相鄰(lin)兩圈的間距δ≥0.1d=0.4mm，取δ=0.5mm，則(zé)無載荷作用下彈(dan)簧的節距為 p=d+λmax/n+δ1 =(4+17.77/6.5+0.5)mm=7.23mm p基本(běn)符合在(1/2～1/3)D2的規定範(fan)圍。 端面并緊磨平(píng)的彈簧自由高度(du)為 取标準值H0=52mm。 無載(zǎi)荷作用下彈簧的(de)螺旋升角為 基本(ben)滿足γ=5°～9°的範圍。 彈簧(huang)簧絲的展開長度(du) (6) 穩定性計算 b=H0/D2=52/24=2.17 采用(yòng)兩端固定支座，b=2.17<5.3，故(gu)不會失穩。 (7) 繪制彈(dan)簧特性線和零件(jiàn)工作圖。(end)    

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