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[!--downpath--]線徑d
(毫米)
介質(zhì)直徑D(mm)有效圈數(shù)n材質(zhì)G/(Kg/mm)許用剪切撓度[τ](Mpa)最大許用壓力Ps(Kg.f).368彈簧絲半徑d
(mm) 0.2~0.40.5~11.1~2.22.5~67~1618~40C7~145~125~104~104~84~6 壓縮彈簧參數(shù)估算
錐形螺旋壓縮彈簧和拉伸彈簧的設(shè)計
如圖所示,錐形彈簧的主要規(guī)格有:彈簧絲半徑d、彈簧圈直徑D、彈簧圈外徑D1、彈簧圈直徑D2、螺距t、螺旋角a、自由寬度H0等。
1 錐形彈簧參數(shù)及幾何規(guī)格
1、彈簧的主要規(guī)格(見下圖)
C=D2/d,彈簧指數(shù)越小,撓度越大,彈簧越硬,彈簧兩側(cè)撓度差值越大,材料利用率越低; 否則,彈簧越軟。 常用彈簧指標的選擇見表。
2. 彈簧參數(shù)的估計
在彈簧設(shè)計中壓簧的彈力計算公式,卷繞比(或彈簧指數(shù))C是最重要的參數(shù)之一。
彈簧節(jié)距t通常按下式取:
(對于壓縮彈簧);
彈簧的總?cè)?shù)與其工作圈數(shù)的關(guān)系為:
彈簧絲寬度:
δ=td;
彈簧自由寬度:
H=n·δ+(n0-0.5)d(兩端磨緊在一起);
t=d(對于拉力彈簧);
式中:λmax——彈簧的最大變形量;
Δ——最大變形時相鄰兩根彈簧絲之間的最小距離,通常不大于0.1d。
H=n·δ+(n0+1)d(兩端緊,但不平滑)。
彈簧螺旋角:
彈簧鋼絲材質(zhì)粗細:
(對于壓縮彈簧);
,一般α取5-90。
2 彈簧硬度估算
1、彈簧的力(見下圖)
(對于拉伸彈簧);
其中l(wèi)是鉤環(huán)規(guī)格。
當拉伸彈簧承受軸向拉力F時,彈簧槽截面上所受的應(yīng)力與壓縮彈簧相同,只是力矩T和切向力Q方向相反。 因此,以上兩種彈簧的估計方法可以放在一起描述。
2、彈簧的硬度
圖中所示的壓縮彈簧,當彈簧承受軸向壓力F時,將作用在彈簧絲的任意截面上:力矩T=FRcosα,剪切力M=FRsinα,切向力Q=Fcosα,法向力N= Fsinα(其中 R 是彈簧的平均直徑)。 由于彈簧螺旋角α的值不大(壓縮彈簧為6°~90°),因此剪切力M和法向力N可以忽略不計。 因此,對彈簧絲起主要作用的外力將是力矩T和切向力Q。當α值較小時,cosα≈1,T=FR和Q=F是可取的。 這個系數(shù)Ks可以理解為切向力作用時扭轉(zhuǎn)撓度的修正系數(shù)。 進一步考慮彈簧絲曲率的影響,由受力分析可知,彈簧所受的撓度主要是力矩和縱向力引起的剪切撓度。 ,對于矩形彈簧絲3壓簧的彈力計算公式,彈簧的撓度公式K為曲率系數(shù)。 考慮了彈簧鋼絲曲率和切向力對扭轉(zhuǎn)撓度的影響。一定條件下的鋼絲半徑
其中 n
是彈簧的有效圈數(shù); G 是彈簧材料的剪切泊松比。
這樣,彈簧的圈數(shù)和撓度分別是錐形彈簧受載后的軸向變形量。
4. 穩(wěn)定性估計
當壓縮彈簧寬度較大時,加載后易出現(xiàn)圖a)所示的失穩(wěn)現(xiàn)象,因此還應(yīng)進行穩(wěn)定性校核。 對于拉伸彈簧,當n1>20時,通常四舍五入為整圈數(shù)n1
為了便于制造和防止不穩(wěn)定,一般建議彈簧的長徑比b=H0/D2取如下:當彈簧兩端為旋轉(zhuǎn)端時,b≤2.6;
當彈簧兩端均為固定端時,b≤5.3;
當彈簧一端固定,另一端轉(zhuǎn)動時,b≤3.7。
Fcr=CBkH0
式中,CB為不穩(wěn)定系數(shù),由右圖求得。
如果b小于上述值,則必須估計穩(wěn)定性,并且必須將彈簧載荷F限制為大于不穩(wěn)定時的臨界載荷Fcr。 通常取F=Fcr/(2~2.5),其中臨界載荷可按下式估算:
如果F>Fcr,則應(yīng)重新選擇相關(guān)參數(shù),改變b的值,增大Fcr的大小,使其小于Fmax的值,以保證彈簧的穩(wěn)定性。 如果由于結(jié)構(gòu)限制無法更改參數(shù),則應(yīng)修改圖b)和c)
如圖所示的導桿或襯套以避免子彈
彈簧常數(shù)K (Kg/mm)
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圖a 圖b 圖c