弹簧设计和计算.docVIP

. PAGE . 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。 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。 名词和公式 1。螺旋角：也叫“升角”，计算公式是: 螺旋角的正切; 式中:t弹簧的节距; 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=≈+钩环或腿的展开长； 式中：n1=弹簧的总圈数； n=弹簧的工作圈数。 3。弹簧指数：是弹簧中径与金属丝直径d的比，又叫“旋绕比”，用C来代表，即：； 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 d(毫米) 0.2~0.4 0.45~1 1.1~2.2 2.5~6 7~16 18~24 7~14 5~12 5~10 4~10 4~8 4~6 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、拉弹簧曲度系数 ； 扭转弹簧曲度系数 ； 为了便于计算，根据上面两个公式算出K和K1值，列成表2： 曲度系数K和K1表 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10 12 14 K 1.40 1.35 1.31 1.28 1.25 1.23 1.21 1.20 1.18 1.17 1.16 1.15 1.14 1.12 1.06 K1 1.25 1.20 1.19 1.17 1.15 1.14 1.13 1.12 1.11 1.10 1.09 1.09 1.08 1.07 1.06 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。 钢的E=（公斤力/毫米2）； 铜的E=（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，如圈、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≥2.5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。 n≥7圈的弹簧，两头的支承圈数要适当加多，但每边不超过圈。因此，总圈数为：。 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°所需要的力矩。刚度越大，弹簧越硬。 我们知道，弹簧钢丝直径d越粗，而材料的G或E越大时，弹簧刚度或扭转刚度也越大；相反的，中径D2越大或工作圈数n越多时，弹簧刚度也越小。因此它们的关系是： 压、拉弹簧的刚度，（公斤力/毫米）； 扭转弹簧的扭转刚度，（公斤力·毫米/度）。 9.单圈变形量 在负荷P作用下,压缩、拉伸弹簧一圈的变形量，叫“单圈变形量”，用f表示。如果已知单圈变形量f，就可以求出总变形量F=fn。 总变形量F的计算公式是：，（毫米）； 将n=1代入，便得压、拉弹簧的