拉簧設計方(fāng)法你知道嗎(ma)？

彈簧設計的(de)任務是要确(que)定彈簧絲直(zhí)徑d、工作圈數(shu)n以及其它幾(jǐ)何尺寸，使得(dé)能滿足強度(dù)約束、剛度約(yue)束及穩定性(xing)約束條件，進(jìn)一步地還要(yào)求相應的設(she)計指标(如體(ti)積、重量、振動(dòng)穩定性等)達(da)到最好。 具體(ti)設計步驟為(wéi)：先根據工作(zuo)條件、要求等(deng)，試選彈簧材(cai)料、彈簧指數(shu)C。由于sb與d有關(guan)，所以往往還(hai)要事先假定(ding)彈簧絲的直(zhi)徑d。接下來計(ji)算d、n的值及相(xiàng)應的其它幾(ji)何尺寸，如果(guǒ)所得結果與(yǔ)設計條件不(bu)符合，以上過(guo)程要重複進(jin)行。直到求得(de)滿足所有約(yue)束條件的解(jiě)即為本問題(tí)的一個可行(hang)方案。實際問(wen)題中，可行方(fang)案是不唯一(yi)的，往往需要(yào)從多個可行(hang)方案中求得(de)較優解。 例12-1設(she)計一圓柱形(xing)螺旋壓縮彈(dàn)簧，簧絲剖面(miàn)為圓形。已知(zhi)最小載荷Fmin=200N，最(zuì)大載荷Fmax=500N，工作(zuò)行程h=10mm，彈簧Ⅱ類(lèi)工作，要求彈(dan)簧外徑不超(chāo)過28mm，端部并緊(jin)磨平。 解： 試算(suàn)(一)： (1)選擇彈簧(huang)材料和許用(yong)應力。 選用C級(ji)碳素彈簧鋼(gang)絲。 根據外徑(jing)要求，初選C=7，由(you)C=D2/d=(D-d)/d得d=3.5mm，由表1查得(de)sb=1570MPa，由表2知：[t]=0.41sb=644MPa。 (2) 計算(suan)彈簧絲直徑(jing)d 由式 得K=1.21 由式(shì) 得d≥4.1mm 由此可知(zhi)，d=3.5mm的初算值不(bú)滿足強度約(yuē)束條件，應重(zhong)新計算。 試算(suan)(二)： (1) 選擇彈簧(huáng)材料同上。為(wéi)取得較大的(de)I>d值，選C=5.3。 仍由C=(D-d)/d，得(dé)d=4.4mm。 查表1得sb=1520MPa，由表(biao)2知[t]=0.41sb=623MPa。 (2) 計算彈簧(huang)絲直徑d 由式(shì) 得K=1.29 由式 得d≥3.7mm。 可(ke)知：I>d=4.4mm滿足強度(dù)約束條件。 (3) 計(ji)算有效工作(zuò)圈數n 由圖1确(què)定變形量λmax：λmax=16.7mm。 查(cha)表2，G=79000N/mm2， 由式 得n=9.75 取(qu)n=10，考慮兩端各(gè)并緊一圈， 則(ze)總圈數n1=n+2=12。至此(ci)，得到了一個(ge)滿足強度與(yǔ)剛度約束條(tiao)件的可行方(fang)案，但考慮進(jin)一步減少彈(dan)簧外形尺寸(cun)與重量，再次(cì)進行試算。 試(shì)算(三)： (1)仍選以(yi)上彈簧材料(liao)，取C=6，求得K=1.253，d=4mm，查表(biao)1，得sb=1520MPa，[t]=0.41sb=623MPa。 (2) 計算彈簧(huang)絲直徑。得d≥3.91mm。知(zhi)d=4mm滿足強度條(tiao)件。 (3)計算有效(xiao)工作圈數n。由(you)試算(二)知，λmax=16.7mm，G=79000N/mm2 由(yóu)式 得n=6.11 取n=6.5圈，仍(réng)參考兩端各(gè)并緊一圈，n1=n+2=8.5。 這(zhe)一計算結果(guo)即滿足強度(du)與剛度約束(shù)條件，從外形(xíng)尺寸和重量(liang)來看，又是一(yī)個較優的解(jiě)，可将這個解(jiě)初步确定下(xia)來，以下再計(jì)算其它尺寸(cùn)并作穩定性(xing)校核。 (4) 确定變(biàn)形量λmax、λmin、λlim和實際(ji)最小載荷Fmin 彈(dàn)簧的極限載(zǎi)荷為： 因為工(gōng)作圈數由6.11改(gai)為6.5，故彈簧的(de)變形量和最(zuì)小載荷也相(xiàng)應有所變化(hua)。 由式 得： λmin=λmax－h=(17.77-10)mm=7.77mm (5) 求彈(dàn)簧的節距p、自(zì)由高度H0、螺旋(xuan)升角γ和簧絲(sī)展開長度L 在(zài)Fmax作用下相鄰(lín)兩圈的間距(ju)δ≥0.1d=0.4mm，取δ=0.5mm，則無載荷(hé)作用下彈簧(huáng)的節距為 p=d+λmax/n+δ1 =(4+17.77/6.5+0.5)mm=7.23mm p基(ji)本符合在(1/2～1/3)D2的(de)規定範圍。 端(duān)面并緊磨平(píng)的彈簧自由(yóu)高度為 取标(biao)準值H0=52mm。 無載荷(he)作用下彈簧(huáng)的螺旋升角(jiǎo)為 基本滿足(zu)γ=5°～9°的範圍。 彈簧(huang)簧絲的展開(kāi)長度 (6) 穩定性(xìng)計算 b=H0/D2=52/24=2.17 采用兩(liǎng)端固定支座(zuò)，b=2.17<5.3，故不會失穩(wen)。 (7) 繪制彈簧特(te)性線和零件(jian)工作圖。(end)    

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