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1、第/-卷第!期井冈山师范学院学报（自然科学）M?@AG@AH@AKLCI?LIE）;=?*/##(圆柱螺旋压缩弹簧的设计计算李和平!夏翔，吴霞（井冈山学院机械系，江西吉安!"!##$）摘要"介绍了圆柱螺旋压缩弹簧设计计算的试算法、等效公式法及查表法，后两种方法计算很简捷，这三种方法计算的结果很接近，且对拉簧、压簧及扭簧都适用#关键词"圆柱螺旋压缩弹簧；设计计算中图分类号：%&’!()*+文献标识码：,文章编号：’##-.’$+(（/##(）#!.##(-.#
2、!’圆柱螺旋压缩弹簧设计的一般规律圆柱螺旋压缩弹簧在机械上广泛用作缓冲、减振和隔振元件0其特点是在外力!作用下产生变形"0通过变形来进行工作*在设计该类弹簧时0需要考虑强度、刚度、制造和行程四个方面的问题和条件*各种弹簧的设计步骤和应遵循的条件大致为：’1选择结构和材料2/1根据原始数据绘制示性图2!1根据示性图，考虑强度、刚度、制造及行程条件，从而计算弹簧的主要尺寸2"1根据主要尺寸计算次要尺寸2(1必要时，需验算弹簧的稳定性、振动、疲劳强度和静强度23-1绘制弹簧工作图*/圆柱螺旋压缩弹簧的设计步骤弹簧工作图包括工作图形、尺寸和技术要求，它反映弹簧的
3、几何形状、尺寸、材料及制造要求；弹簧示性图反映弹簧的工作性能*这两者的关系为：工作性能要依从于材料、尺寸，这是弹簧的分析问题；弹簧的图形、尺寸和材料要根据弹簧的工作性能来确定，这是弹簧的设计问题*由此可见，设计弹簧需要解决的问题有：/*’弹簧示性图弹簧在自由状态时，!4#，"4#；安装时，负荷为!’，变形为"’；工作时，载荷为!/，变形为"/，!/大弹簧也大，!’也大，!’与!/之间的关系为：!’5!/4#*’6#*(*弹簧的极限负荷为!!，变形为"!，一般!!稍大于!/，其关系为：!!5!/4’*/(*行程为"/."’4#0由此可绘出示性图*从示性图还
4、不能直接计算出弹簧的主要尺寸，但示性图与弹簧的主要尺寸有关*/*/示性图与弹簧主要尺寸的关系/*/*’弹簧强度条件根据理论推导，弹簧的强度条件为：!47$!%5"&/!8!9/（’）若为静载荷或循环次数’!’#!，则$4’；若为变载荷，则$:’*$4（"%.’）53"%."1)#*-’(5%式中$"曲度指数0&—弹簧丝直径08!9—许用剪应力，取决于弹簧材料和负荷类型，可查表8’90%—旋绕比，一般取%4(67*/*/*/弹簧刚度条件刚度(!反映弹簧的基本性能，可根据示性图算出：(!4!/5"/4!’5"’43!/.!’153"/."’143!/.!’1
5、5#收稿日期：/##".#$.’(作者简介：李和平3’$-!.10男，江西南昌人，副教授，工程师，从事机电、模具设计与教学研究*第!期李和平"夏翔，吴霞：圆柱螺旋压缩弹簧的设计计算6B又!##$$%&%!&##$$%&(%)$*!&+,-则：&##$$’%&(%)$*!(")"*"’’,（’）式中%—弹簧外径，%’—弹簧中径，&—弹簧有效工作圈数.’.’.!制造条件弹簧制造中的主要参数为旋绕比(，当$不变时，%’小则(小，卷绕困难./(#%’%$#(%)$*%$#%%$),"0%#((1,*$（!）’.’.$行程条件弹簧的行程’与螺距)有关.在"’作用下
6、，弹簧各圈之间应留有一定间隙!（!#2.,$）./)#*’%&1$1!"而*’#"’’%("’)",*，0)#’"’%&("’)",*1$1!（$）由上述可见，$、%、&、)与式（,）、（’）、（!）、($*存在一定关系.弹簧的设计，首先必须满足强度与行程条件.强度条件若不满足，可改选材料.如尺寸不够理想，可改选(和+"-来加以调整.!螺旋压缩弹簧的设计按式（,）3（$）设计弹簧时，有以下!种方法：!.,试算法试算法是弹簧的传统设计方法，其计算步骤为：,*+,-+,-查取+"-4$*根据强度条件"!选材料，查力学性能数据4’*选(，计算!4!*根据(估取
7、$，由表+"-+,-，计算".若"5+"-，重选$，直到"!+"-为止46*由$、(再计算其他尺寸47*验算.!.’等效公式查表法等效公式查表法是根据强度条件"!+"-进行数学变换.由公式"#&+"(%#$’!+"-，则可变’，而+"-#,!-换成：’+"(%,!!#$’%$’-（6）若有安装空间限制，已知%，则!#,.7%(2.,$#,.7%(%%$*2.,$+,-得：’’2.$"%2.&7%,!!#$’.&7%!’’’-（7）式中!-—簧丝拉伸强度极限，,—随弹簧类别不同的系数，$类,#2.!，%类,#2.$，&类,#2.6.式（6）、式（7）左边称
8、为等效载荷"89，右边称为准极限载荷"($*，将"($*制成表，设计时选定(，计
