拉簧(huáng)設計方法你(nǐ)知道嗎(ma)？
拉簧設(shè)計方(fāng)法你知道嗎？
彈簧設計的任務是要(yào)确定彈簧絲直徑d、工作圈數n以及其它幾何尺(chǐ)寸，使得能滿足強度約束(shù)、剛度約束及穩定性(xìng)約束條件，進一步地還要求相應(yīng)的設(shè)計指标(如體積、重量、振動穩定性(xìng)等)達到最好。 具(jù)體設計(jì)步驟為：先根據工作條件、要求等，試選(xuǎn)彈簧材料、彈簧指數C。由于(yú)sb與d有(yǒu)關，所以往往還要事先假定彈(dàn)簧絲的直徑(jìng)d。接下來計算d、n的值(zhí)及相(xiàng)應(yīng)的其它幾何尺寸，如果所得結果與設計條件(jiàn)不符合，以上過程(chéng)要重(zhòng)複進行。直到求(qiú)得(dé)滿足所有約束條件的解即為本問題的一個可行(háng)方案。實際問題中，可行方案是不唯一(yī)的，往往(wǎng)需要從多個可(kě)行方案(àn)中求得較優解。 例12-1設(shè)計一圓柱形螺旋壓縮彈簧，簧絲剖面(miàn)為圓形。已知最小(xiǎo)載荷Fmin=200N，最大載荷Fmax=500N，工(gōng)作行程h=10mm，彈簧Ⅱ類工作，要求彈簧外徑不超過28mm，端部并緊磨平。 解： 試算(一)： (1)選擇彈簧(huáng)材料和許(xǔ)用應力。 選用C級碳素(sù)彈簧鋼絲(sī)。 根據(jù)外徑要求，初選C=7，由C=D2/d=(D-d)/d得d=3.5mm，由表(biǎo)1查得sb=1570MPa，由表2知：[t]=0.41sb=644MPa。 (2) 計算彈簧絲直徑(jìng)d 由式 得K=1.21 由式 得(dé)d≥4.1mm 由此可知(zhī)，d=3.5mm的初算值不滿足強度約(yuē)束(shù)條件，應重新計(jì)算(suàn)。 試算(二)： (1) 選擇彈簧材料同上。為(wéi)取得較大(dà)的I>d值，選C=5.3。 仍由C=(D-d)/d，得d=4.4mm。 查表1得sb=1520MPa，由(yóu)表2知[t]=0.41sb=623MPa。 (2) 計算彈簧絲直徑d 由式 得K=1.29 由式 得d≥3.7mm。 可知(zhī)：I>d=4.4mm滿足強度約(yuē)束條件。 (3) 計算有效工作圈數(shù)n 由圖1确(què)定變形量λmax：λmax=16.7mm。 查表2，G=79000N/mm2， 由式 得n=9.75 取n=10，考慮兩端(duān)各并緊一圈， 則總圈數n1=n+2=12。至此，得到了(le)一個滿足強(qiáng)度與剛度約束條件(jiàn)的(de)可行方案(àn)，但考慮進一步減少(shǎo)彈簧外形尺寸與重量(liàng)，再次進行試算。 試算(三)： (1)仍選(xuǎn)以上彈簧(huáng)材料(liào)，取C=6，求得K=1.253，d=4mm，查表1，得sb=1520MPa，[t]=0.41sb=623MPa。 (2) 計算彈簧絲直徑。得d≥3.91mm。知d=4mm滿足強(qiáng)度條(tiáo)件。 (3)計算有效工作圈數n。由試算(suàn)(二)知，λmax=16.7mm，G=79000N/mm2 由式 得(dé)n=6.11 取(qǔ)n=6.5圈，仍參考兩端各并(bìng)緊一圈，n1=n+2=8.5。 這一計算結果即滿足強度與剛度約束條件，從外形尺寸和重量來看，又是一個較優的解，可将這(zhè)個解初步确定下來，以下再計算其它尺(chǐ)寸并作穩定性校核。 (4) 确定變形量λmax、λmin、λlim和實際最小載荷Fmin 彈簧的極限載(zǎi)荷為： 因為工(gōng)作圈數由6.11改為6.5，故彈簧的變形量和最小載荷也相應有所變化。 由式 得： λmin=λmax－h=(17.77-10)mm=7.77mm (5) 求彈簧的節距p、自由高度H0、螺旋升角γ和簧絲展開長度L 在Fmax作(zuò)用下相鄰兩圈的間距δ≥0.1d=0.4mm，取δ=0.5mm，則無載荷(hé)作用(yòng)下彈簧的節距為 p=d+λmax/n+δ1 =(4+17.77/6.5+0.5)mm=7.23mm p基(jī)本符合在(1/2～1/3)D2的規定範圍。 端面并緊磨平的(de)彈簧(huáng)自由高度為 取(qǔ)标準值H0=52mm。 無(wú)載荷作用下彈簧的螺旋升角為 基本滿足γ=5°～9°的範圍。 彈簧簧絲的展開長度 (6) 穩定性計算 b=H0/D2=52/24=2.17 采用兩端固定支座，b=2.17<5.3，故不會失穩。 (7) 繪制彈簧特性線和零件工作圖(tú)。(end)
