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圆柱螺旋弹簧设计计算

绿色版
  • 圆柱螺旋弹簧设计计算绿色版
  • 软件大小:20KB
  • 更新时间:2014-11-03 10:07
  • 软件语言:中文
  • 软件厂商:
  • 软件类别:国产软件 / 免费软件 / 行业软件
  • 软件等级:3级
  • 应用平台:WinAll, Win7
  • 官方网站:http://www.cr173.com
好评:50%
坏评:50%

软件介绍

圆柱螺旋弹簧设计计算,属于Myfuntion自定义函数系列。包括弹簧类型有:压缩弹簧(两端燕紧磨平)、拉伸弹簧(圆钩环)!不同的钢丝、不同的圈数、不同的直径组合在一起都能设计出K=400左右的圆柱螺旋弹簧。具体尺寸要通过使用环境来确定。

圆柱螺旋弹簧

K=G*d^4/8/D^3/n

其中G为钢丝的抗剪切模量,d为钢丝直径,D为弹簧中径,n为弹簧有效圈数。

根据此公式,推算设计圆柱弹簧,G的值是各种弹簧钢丝的抗剪模量,通过手册查。

圆柱拉、压螺旋弹簧的设计计算:

1.圆柱螺旋弹簧的主要参数和几何尺寸计算


图15-7 圆柱螺旋弹簧的主要参数

圆柱螺旋弹簧的主要参数(见图15-7),有:
弹簧丝直径d:d增大,弹簧强度提高。
     弹簧圈中径D:
     弹簧指数C(又称旋绕比):一般 c=4~16,C小的弹簧刚度大。


(15-5)    
内径D1:    
外径D2:

弹簧节距p
螺旋升角α。
圆柱压缩和拉伸弹簧的几何尺寸计算见表15-2 。

表15-2 圆柱压缩和拉伸弹簧的几何尺寸计算!

2.弹簧特性线
表示弹簧载荷与变形之间的关系曲线称为弹簧的特性线。设计弹簧时,必须使其工作应力在弹性极限范围内。
圆柱螺旋压缩弹簧的特性线如图15-8 所示。

图15-8 圆柱螺旋压缩弹簧的特性曲线

预紧力F1称为弹簧的最小载荷;F2为弹簧所承受的最大工作载荷,此时,弹簧高度压缩到H2,相应变形为λ2,该时刻弹簧各圈之间仍应保留δ1的间隙,称余隙;Fmax为弹簧的极限载荷,通常应保证F2≤0.8Fmax。λ2与λ1之差或H2与H1之差,称为弹簧的工作行程h。

3、圆柱螺旋拉、压弹簧的设计计算
计算准则:①强度条件;②刚度条件;③稳定性条件。
1.强度计算
         通过弹簧轴线的弹簧丝截面为椭圆,如图15-9所示。因为螺旋升角α很小,约5°至9°,所以,弹簧截面近似圆形。


图15-9 圆柱螺旋压缩弹簧的受力及应力分析
将轴向载荷F向剖面中心简化,则弹簧丝上有扭矩T和力F作用!


(15-6)

(15-7)
叠加后内侧的最大应力为:


(15-8)
考虑弹簧丝曲率和剪切应力对扭切应力的影响, 引入曲度系数K

(15-9)    


(15-10)
所以,根据强度条件确定弹簧丝直径d的公式是    

(15-11)

因为[τ]、C都与弹簧丝直径d有关,设计时先估计d,查表15-3得C,查表15-1得[τ],再按上式确定d,若与估计值不相符,要重新选择d。要求强度求出的d小于估计的d。

表15-3 圆柱螺旋弹簧C的推荐值

弹簧丝直径d/mm
0.2~0.4
0.5~1.0
1.1~1.2
2.5~6
7~16
18~50
弹簧指数C
7~14
5~12
5~10
4~9
4~8
4~6

承受变载荷的螺旋弹簧的疲劳强度计算,请参见有关资料。
2.弹簧的刚度计算
   根据力学知识,无预紧力的圆柱压缩(拉伸)弹簧受载后的变形量是

mm
(15-12)

弹簧刚度是表征弹簧性能的主要参数之一,弹簧刚度k为


(15-13)

从上式可以看出,C值对刚度的影响很大。合理选择旋绕比C值就可以控制弹簧的弹力。弹簧的圈数根据需要的变形量确定,已知力及变形量,弹簧圈数n为


(15-14)

有预紧力的弹簧变形量和圈数计算见教材或有关资料。
         3.弹簧的稳定性验算
   压缩弹簧的自由高度H0与中径D之比称为长细比,以b表示。


(15-15)    

建议:当弹簧两端固定时,b<5.3;当弹簧一端固定,一端可转时,b<3.7;当弹簧两端都可转动时,b<2.6。   当b大于上述数值时,要进行弹簧稳定性计算。临界稳定载荷

Fc=CukH0 N
(15-16)

式中:Fc——临界稳定载荷;Cu——不稳定系数;k——弹簧刚度。
    为保证弹簧的稳定性必须满足:


(15-17)

如不满足,应采取以下措施:
    (1)改变b值,提高Fc值,以保证弹簧的稳定性;
    (2)加装导杆或导套,如图15-10。

软件标签: 圆柱

软件截图

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