《弹簧设计资料》word版

《《弹簧设计资料》word版》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、圆柱拉、压螺旋弹簧的设计§12-2　圆柱拉、压螺旋弹簧的设计　　一、圆柱形拉、压螺旋弹簧的结构、几何尺寸和特性曲线　　1、弹簧的结构　　(1)压缩弹簧（图12－1）　　A、YI型：两端面圈并紧磨平　　B、YⅢ型：两端面圈并紧不磨平。　　磨平部分不少于圆周长的3/4，端头厚度一般不少于d/8。　　　　　　　　　　　　　　(a)YⅠ型　　　　　　　　　　　　　　　　(b)YⅡ型图12-1　压缩弹簧　　(2)拉伸弹簧（图12－2）　　A、LI型：半圆形钩　　B、LⅡ型：圆环钩　　C、LⅦ型：可调式挂钩，用于受力较大时图12-2　拉伸弹簧　　2、主要几何尺寸　　弹簧丝直径d、外径D、内径、中径

2、、节距p、螺旋升角a、自由高度(压缩弹簧)或长度(拉伸弹簧)，如图12-3。此外还有有限圈数n，总圈数，几何尺寸计算公式见表12-1。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(a)　　　　　　　　　　　　　　　　　　(b)图12-3　圆柱形拉、压螺旋弹簧的参数　　弹簧指数C：弹簧中径D2和簧丝直径d的比值即：C=D2/d。　　弹簧丝直径d相同时，C值小则弹簧中径D2也小，其刚度较大。反之则刚度较小。通常C值在4～16范围内，可按表12-2选取。表12-2　圆柱螺旋弹簧常用弹簧指数C弹簧直径d/mm0.2～0.40.5～11.1～2.22.5～67～1618～42C7～145～125～1

3、04～104～84～6　　3、特性曲线　　弹簧所受载荷与其变形之间的关系曲线称为弹簧的特性曲线。　　(1)压缩弹簧　　其特性曲线如图12-4所示。　　图中H0为弹簧未受载时的自由高度。Fmin为最小工作载荷，它是使弹簧处于安装位置的初始载荷。在Fmin的作用下，弹簧从自由高度H0被压缩到H1，相应的弹簧压缩变形量为λmin。在弹簧的最大工作载荷Fmax作用下，弹簧的压缩变形量增至λmax。图中Flim为弹簧的极限载荷，在其作用下，弹簧高度为Hlim，变形量为λlim，弹簧丝应力达到了材料的弹性极限。此外，图中的h=λmax-λmin，称为弹簧的工作行程。　　　　　　　　图12-4　圆柱

4、螺旋压缩弹簧的特性曲线　　　　　　　　图12-5　圆柱螺旋拉伸弹簧的特性曲线　　(2)拉伸弹簧　　其特性曲线如图12-5所示。　　按卷绕方法的不同，拉伸弹簧分为无初应力和有初应力两种。无初应力的拉伸弹簧其特性曲线与压缩弹簧的特性曲线相同。有初应力的拉伸弹簧的特性曲线，如图12-5c所示。有一段假想的变形量x，相应的初拉力F0，为克服这段假想变形量使弹簧开始变形所需的初拉力，当工作载荷大于F0时，弹簧才开始伸长。　　对于一般拉、压螺旋弹簧的最小工作载荷通常取为Fmin≥0.2Flim，对于有初拉力的拉伸弹簧Fmin>F0；弹簧的工作载荷应小于极限载荷，通常取Fmax≤0.8Flim，因此

5、，为保持弹性的线性特性，弹簧的工作变形量应取在(0.2～0.8)λlim范围内。　二、圆柱拉、压螺旋弹簧的设计约束分析　　1、强度约束条件　　图12-6为承受轴向载荷的压缩弹簧，现分析其受力情况，拉伸弹簧的簧丝受力情况完全相同。如图12-6a，在通过轴线的剖面上，弹簧丝的剖面为椭圆，但由于螺旋升角一般很小，可近似地用圆形剖面代替。将作用于弹簧的轴向载荷F移至这个剖面，在此剖面上有转矩：T=FD2/2和剪切力F的联合作用。这二者在弹簧丝剖面上引起的最大剪切应力τ为：　　　　　　　　　　　　式中：K为曲度系数(或称补偿系数)，用以考虑螺旋升角和弹簧丝曲率等的影响，其值可按下式计算：　　　　

6、　　　　　　　　则弹簧丝的强度约束条件为：　　　　　　　　　　　　或　　　　　　　　　　　　式中：[τ]为许用剪切应力；　　　　　Fmax为弹簧的最大工作载荷。图12-6　受轴向载荷的压缩弹簧　　2、刚度约束条件　　圆柱螺旋弹簧的变形计算公式是根据材料力学求得的，即：　　　　　　　　　　　　式中，G为材料的剪切弹性模量。由此可得刚度约束条件为　　　　　　　　　　　　或　　　　　　　　　　　　式中：k为弹簧刚度，表示弹簧单位变形所需的力。　　一般n应圆整为0.5的整数倍，且大于2。　　3、稳定性约束条件　　当作用在压缩弹簧的载荷过大，高径比b=H0/D2超出一定范围时，弹簧会产生较大的侧

7、向弯曲(图12-7)而失稳。　　为保证弹簧的稳定性，一般规定，两端固定时取b<5.3；一端固定另一端自由时，取b<3.7；两端自由时，应取b<2.6。如未能满足上述要求，则要按下式进行稳定性验算：　　　　　　　　　　Fmax