15.3 圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧的设计计算

（四) 承受静载荷的圆柱螺旋压缩(拉伸)弹簧的设计

　　弹簧的静载荷是指载荷不随时间变化，或虽有变化但变化平稳，且总的重复次数不超过次的交变载荷或脉动载荷而言。在这些情况下，弹簧是按静载强度来设计的。

　　在设计时，通常是根据弹簧的最大载荷、最大变形、以及结构要求(例如安装空间对弹簧尺寸的限制)等来决定弹簧丝直径、弹簧中径、工作圈数、弹簧的螺旋升角和长度等。

　　具体设计方法和步骤如下:

　1) 根据工作情况及具体条件选定材料，并查取其机械性能数据。

　2) 选择旋绕比C，通常可取C≈5～8(极限状态时不小于4或超过16)，并算出补偿系数 K值。

　3) 根据安装空间初设弹簧中径D2，乃根据C值估取弹簧丝直径d，并查取弹簧丝的许用应力。

　4) 试算弹簧丝直径d ' 　　　　　　　　　　

　　必须注意，钢丝的许用应力决定于其σB，而σB是随着钢丝的直径变化的,又因[τ]是按估取的d值查得σB的H计算得来的，所以此时试算所得的d '值，必须与原来估取的d值相比较，如果两者相等或很接近，即可按标准圆整为邻近的标准弹簧钢丝直径d，并按D2=Cd 以求出 ；如果两者相差较大，则应参考计算结果重估d值，再查其而计算[τ]，代入上式进行试算，直至满意后才能计算D2.计算出的D2，值也要按表进行圆整。

　5) 根据变形条件求出弹簧工作圈数：

　对于有预应力的拉伸弹簧　　　　　　　　

　对于压缩弹簧或无预应力的拉伸弹簧　　　

　6) 求出弹簧的尺寸D、D1、H0,并检查其是否符合安装要求等。如不符合，则应改选有关参数(例如C值)重新设计。

　7) 验算稳定性。对于压缩弹簧，如其长度较大时，则受力后容易失去稳定性(如下图a)，这在工作中是不允许的。为了便于制造及避免失稳现象，建议一般压缩弹簧的长细比b=H0/D2按下列情况选取：

　当两端固定时，取b5～10 >10～18 >18～30 >30～50 >50～80 >80～120 >120～150 间隙c/(mm) 0.6 1 2 3 4 5 6 7

　8) 进行弹簧的结构设计。如对拉伸弹簧确定其钩环类型等，并按表计算出全部有关尺寸。

　9) 绘制弹簧工作图。

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