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弹簧设计和计算.doc

上传人:hnxzy51 2020/11/11 文件大小:749 KB

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弹簧设计和计算.doc

文档介绍

文档介绍:弹簧按工作特点分为三组
Ⅰ组:受动负荷(即受力忽伸忽缩,次数很多)的弹簧,:发动机的阀门弹簧、摩擦离合器弹簧、电磁制动器弹簧等。
Ⅱ组:受静负荷或负荷均匀增加的弹簧,例如安全阀和减压阀的弹簧,制动器和传动装置的弹簧等。
Ⅲ组:不重要的弹簧,例如止回阀弹簧手动装置的弹簧,门弹簧和沙发弹簧等。
按照制造精度分为三级
1级精度:受力变形量偏差为±5%的弹簧,例如调速器和仪器等需要准确调整的弹簧。
2级精度:受力变形量偏差为±10%的弹簧,例如安全阀、减压阀和止回阀弹簧,燃机进气阀和排气阀的弹簧。
3级精度:受力变形量偏差为±15%的弹簧,不要求准确调整负荷的弹簧,象起重钩和缓冲弹簧、刹车或联轴器压紧弹簧等。
名词和公式
1。螺旋角:也叫“升角”,计算公式是:
螺旋角的正切; 式中:t---弹簧的节距; ---中径。
一般压缩弹簧的螺旋角α=6~9°左右;
2。金属丝的展开长L=≈+钩环或腿的展开长;
式中:n1=弹簧的总圈数; n=弹簧的工作圈数。
3。弹簧指数:是弹簧中径与金属丝直径d的比,又叫“旋绕比”,用C来代表,即:;
在实用上C≥4,太小了钢丝变形很厉害,尤其受动负荷的弹簧,钢丝弯曲太厉害时使用寿命就短。
但C也不能太大,最大被限制于C≤25。C太大,弹簧本身重量在巨大的直径上不断地颤动而发生摇摆,同时缠绕以后容易松开,直径难于掌握。一般C=4~9。
弹簧指数C可按下表选取。
表 弹簧指数C选择
d(毫米)
~
~1
~
~6
7~16
18~24
7~14
5~12
5~10
4~10
4~8
4~6
4.用弹簧应力计算公式的时候,还要考虑金属丝弯曲的程度对应力的影响,而加以修正。这影响强度计算的弯曲程度,叫“曲度系数”,分别用下式表示:
压、拉弹簧曲度系数 ;
扭转弹簧曲度系数 ;
为了便于计算,根据上面两个公式算出K和K1值,列成表2:
曲度系数K和K1表
4

5

6

7

8

9

10
12
14
K















K1















,主要是受弯曲应力。因此,使用的是弹性模数E。
钢的E=(公斤力/毫米2); 铜的E=(公斤力/毫米2)。
6.计算压缩、拉伸弹簧时,主要是受剪切应力。因此使用的是剪切弹性模数G。
钢的剪切弹性模数G≈8000(公斤力/毫米2);
青铜的剪切弹性模数G≈4000(公斤力/毫米2)。
7.工作圈数和支承圈
工作圈的作用是使弹簧沿轴线伸缩,是实际参加工作的圈数,又叫“有效圈数”,用n来表示。
支承圈的功用,是用来保证压缩压缩弹簧在工作时轴线垂直于支承端面,但并不参加弹簧工作。因此,压缩弹簧的两端至少各要3/4圈拼紧,并磨平作为支承面。磨薄后的钢丝厚度约为1/4d,尾部和工作圈贴紧。
重要的压缩弹簧,两端的结束点要在相反的两边,以使受力均匀。所以一般压缩弹簧的总圈数多带有半圈的,如圈、圈等。
压缩弹簧的工作圈是从按计算的螺旋角卷制时算起,而拉伸弹簧是从钩的弯曲处开始计算。
压缩弹簧必须有支承圈,扭簧和拉伸簧由于两端有腿或钩环,所以没有支承圈。
选择压缩弹簧工作圈的要点是:
必须考虑到安装地位的限制和稳定性,圈数不要太多,同时也要考虑到受力均匀和能耐冲击疲劳,因此圈数也不能太少。在一般情况下,压缩弹簧工作圈数选择是:
在不重要的静负荷作用下,n≥,经常受负荷或要求受力均匀时n≥4圈,而安全阀弹簧对受力均匀的要求很严格,所以n≥6圈。至于受动负荷如排气阀弹簧,也要求n≥6圈。
n≥7圈的弹簧,两头的支承圈数要适当加多,但每边不超过圈。因此,总圈数为:。
8.刚度与弹簧指数、圈数的关系
压、拉弹簧的刚度是指产生1毫米的变形量所需要的负荷。扭转弹簧的“扭转刚度”是指扭转1°所需要的力矩。刚度越大,弹簧越硬。
我们知道,弹簧钢丝直径d越粗,而材料的G或E越大时,弹簧刚度或扭转刚度也越大;相反的,中径
D2越大或工作圈数n越多时,弹簧刚度也越小。因此它们的关系是:
压、拉弹簧的刚度,(公斤力/毫米);
扭转弹簧的扭转刚度,(公斤力·毫米/