文档介绍：1 弹簧设计和计算一. 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, 而且当弹簧损坏后将引起整个机构发生故障. 例如: 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。二. 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,内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。三. 名词和公式 1 。螺旋角:也叫“升角”,计算公式是: 螺旋角的正切 2D t tg???; 式中:t--- 弹簧的节距; 2D --- 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=?? cos 12nD ≈nD 2?+ 钩环或腿的展开长; 2 式中: n 1= 弹簧的总圈数; n= 弹簧的工作圈数。 3 。弹簧指数:是弹簧中径 2D 与金属丝直径 d 的比,又叫“旋绕比”,用 C 来代表,即: d DC 2?; 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 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、 Ck 615 .044 14????; 扭转弹簧曲度系数 44 14 1???C Ck ; 为了便于计算,根据上面两个公式算出 K和K 1 值,列成表 2: 曲度系数 K和K 1表 d DC 2? 4 5 6 7 8 9 10 12 14 K K 1 5. 计算扭转弹簧刚度时,主要是受弯曲应力。因此,使用的是弹性模数 E。 d( 毫米) ~ ~1 ~ ~6 7~16 18~24 d DC 2? 7~14 5~12 5~10 4~10 4~8 4~6 3 钢的 E= 410 ?(公斤力/ 毫米 2); 铜的 E= 410 95 .0?(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 3 26 圈、 2 110 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≥ 圈,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。 4 n≥7 圈的弹簧,两头的支承圈数要适当加多,但每边不超过 4 11 圈。因此,总圈数为: ?? ~ 1??nn 。 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