文档介绍：前言
在设计弹簧时,除了选取标准弹簧,但往往有很多是非标的;或拿人家设计的来用,但也得验算弹簧刚度和工作力。如果完全按《机械设计手册》计算,则复杂繁琐。下面是结合工作实践,进行归纳后的螺旋压缩/拉伸弹簧的简易计算方法。
圆线螺旋弹簧的简易计算方法
序号
项目
内容
说明
一
材料
碳素弹簧钢丝C级
力学参数:G=80*103 Mpa;τp=800Mpa
用于中等应力弹簧,材料在钢厂经冷拔强化处理,加工后只需低温回火
二
弹簧中径
由零件空间相关尺寸或结构决定
弹簧内/外径离零件表面要有一定空隙;建议≥1
三
弹丝直径
根据旋绕比C(热绕4~10;冷卷4~14),计算簧丝直径:d=D/C,选取标准直径簧丝
一般是冷卷绕制;超出推荐值后绕制困难
四
单圈刚度
Pd′=G*d4/(8*D3)*103, 单位:N/mm
材料确定后,单圈刚度只与D、d有关。
G:~80*103 Mpa,d>4,;d<4,取80;简化直接取80
五
总刚度
Pd=Pd′/n;
按估算刚度,对D、d适当调整;或微调n,使Pd接近估算刚度;
六
工作弹簧力
压缩量*总刚度;单位:N;
工作弹簧力一般在(20%~80%)Pj范围
七
极限弹簧力
Pj=*d3/(8*K*D)*τp; 单位:N
K=(4C-1)/(4C-4)+;
τp=*δb,δb玉柴技术标准手册114页;
或780~850Mpa,d>3,取780;d<3,取850;
或简化直接取810Mpa;
注:拉伸弹簧取80%Pj ;
八
节距
t≈D/3~D/2;
按自由长度算出;
九
有效圈数
按标准选取
十
自由高度
n*t + *d,进行圆整;
端部并紧磨平,支承圈为1圈
主要从《机械设计手册第2卷11章》和《弹簧设计手册》总结归纳
例1:某夹具的M20螺杆外面套一个压缩弹簧,夹紧后高度80毫米,压缩约15~20毫米;压板重量4Kg,设计该压缩弹簧。
一、估算:
夹紧后,弹簧压缩约17毫米,弹力约5Kg(必须大于4Kg);弹簧自由高度80+(15~20)毫米;弹簧刚度:5*10/17=;
二、计算:
1、选碳素弹簧钢丝-C,中径φ24;;d=24/=;;
2、Pd′=80*103*/(8*243)=;
3、考虑前面的估算刚度(),取n=10,Pd==;
4、考虑前面的估算自由高度:95~100,取100,则t=(100-*)/10=;
三、验算:
1、压缩20毫米,F=*20