圆柱螺旋弹簧设计计算.doc

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1、圆柱螺旋弹簧设计计算一.弹簧的参数名称及代号GB/T1239.6-93参数名称代号单位参数名称代号单位材料直径dmm工作负荷下变形量F1、2、3~nmm弹簧中径D试验负荷下变形量Fs弹簧内径D1试验负荷下的高度Hs弹簧外径D2工作扭转变形角rad(度)导杆直径D`自由角度自由长度、高度Ho试验扭距下的扭转变形量工作长度、高度H1、2、3~n材料切变模量GN/mm2试验负荷下的高度Hs材料弹性模量E压并高度Hb材料抗垃强度σb工作行程h初切应力τ0材料展开长度L材料切应力τ节距t许用切应力[τ]间距δ试验切应力τs有效圈数n圈材料弯曲应力σ总圈数n1许用弯曲应力[σ]支承圈数n2试验弯曲应力σs

2、螺旋角a度弹簧刚度PN/mm工作负荷P1,2,3~nN弹簧变形能UN*mm初拉力P0曲度系数K试验负荷Ps旋绕比CC=D/d压并负荷Pb弹簧高径比bb=H0/d工件扭距M1、2、3~nN*mm试验扭距Ms二.基本计算公式弹簧的强度和变形的基本计算公式1.材料切应力:.2.弹簧变形量:3.弹簧的刚度:4.弹簧变形量:5.弹簧材料直径:6.弹簧的中径:D=Cd7.弹簧的有效圈数:8.曲度系数:9.弹簧特性:为了保证指定的负荷,弹簧变形量应在试验负荷下变形量Fs的20%~80%之间:0.2Fs≤F1,2,3~n≤0.8Fs10.在特殊需要保证刚度时,其刚度按试验负荷下变形量Fs的30%~70%之间,

3、由两负荷点的负荷差之比来确定:11.试验负荷Ps为测定弹簧特性时,弹簧允许承受的最大负荷,其值可按其曲度系数K=1,导出:式中τs为试验切应力,其最大值取表3和表4中的Ⅲ类负荷下的许用切应力值。12.压并负荷Pb为弹簧压并时的理论负荷,对应的压并变量为Fb。切变模量G值按弹簧常用材料表查取,当工作温度超过60度时,就对常温下的G值进行修正:Gt=KtG。Kt温度修正系数表料材工作温度,摄氏度≤60150200250Kt铬钒钢10.960.950.94硅锰钢10.990.980.98不锈钢10.950.940.92青铜10.950.940.9213.弹簧中径:14弹簧内径:D1=D-d15.弹簧

4、外径:D2=D+da.当弹簧两端固定时,从自由高度到并紧时,中径增大为:b.当弹簧与支承座可以自由回转而摩擦力比较小时,中径增大为:16.弹簧的旋绕比:c=D/d=4~22,其荐用值根据材料直径在表中选取;d,mm0.2~0.40.5~1.01.1~2.22.5~6.07.0~16≥18C7~145~125~104~94~84~1617.总圈数:n1=n+n2。其尾数应为1/4,1/2,3/4或整圈,荐用1/2圈;18.弹簧自由高度H,公式见下表:总圈数n1,圈自由高度Ho,mm端部结构型式n+1.5nt+d两端圈磨平n+2nt+1.5dn+2.5nt+2dn+2nt+3d两端圈不磨平n+2.

5、5nt+3.5d19.工作高度:H1,2,3~n=Ho-F1,2,3~n20.试验高度Hs为对应于试验负荷Ps下的高度:Hs=Ho-Fs。21.压并高度Hb原则上不规定,当需要规定压并高度时,对端面磨削约3/4圈的弹簧,其最大值为:Hb=n1*dmax。对端面不磨削的弹簧,其最大值为:Hb=(n1+1.5)dmax。22.弹簧节距:t=d+Fn/n+δ1=(0.28~0.25)D。δ1称为余隙,是在最大工作负荷Pn作用下,有效圈相互之间应保留的间隙,一般取为δ1≥0.1d23.节距t自由高度Ho之间的近似关系式见下表:总圈数n1,圈节距t,mm端部结构型式n+1.5(Ho-d)/n两端圈磨平n

6、+2(Ho-1.5d)/nn+2.5(Ho-2d)/nn+2(Ho-3d)/n两端圈不磨n+2.5(Ho-3.5d)/n24.间距:δ=t-d25.螺旋角:26.弹簧材料展开长度:材料切变模量G,单位N/mm2,以下是部分材料切变模量:不锈钢丝:71×103硅青铜线:41×103锡青铜线:40×103铍青铜线:44×103热轧弹簧钢:78×103其余:79×103O形密封圈安装用三槽尺寸(静密封)mm断面沟槽内切圆压缩率(do-d2)/dox100%S2-S1doS1AS2d’S310.7851.30.8450.76223.80%0.061.21.1311.61.2800.93721.92%0

7、.1491.51.76722.0001.17221.87%0.233*1.92.8352.63.3801.5231.82219.84%0.5452.453.0011.4351.61724.47%0.166*2.44.5243.25.1201.8752.76121.88%0.5963.14.8051.8162.59024.33%0.281*3.17.5484.28.8202.4604.75320.6

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