在线压簧计算

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在线压簧计算

2023-11-20 01:26| 来源: 网络整理| 查看: 265

       目前,广泛应用的弹簧应力和变形的计算公式是根据材料力学推导出来的。若无一定的实际经验,很难设计和制造出高精度的弹簧,随着设计应力的提高,以往的很多经验不再适用。例如,弹簧的设计应力提高后,螺旋角加大,会使弹簧的疲劳源由簧圈的内侧转移到外侧,所有的计算也只是给我们一个大的方向从而减少研发成本。

怎么去设计计算一个合理的弹簧?        首先,我们要明确我们所设计的弹簧有什么要求。如下图,这是一个最基本的压缩弹簧的装配图和弹簧图纸。通过装配件我们要确定我们的弹簧应当用什么节构,外径或是内径大小,工作行程,载荷及工作环境。

弹簧计算的基本公式  

【含义】 c = 弹簧直径比 (c=D/d; c=D/b) [-] b = 线宽 [单位:mm, in] d = 线径 [单位:mm, in] D = 中心直径 [单位:mm, in] F = 弹簧负载 [单位:N, lb] G = 剪切弹性模量[单位:MPa, psi] h = 线高 [单位:mm, in] k = 弹簧系数 [单位:N/mm, lb/in] Ks= 曲线校正因数 [-] L0 = 自由长度 [单位:mm, in] LS = 固体高度 [单位:mm, in] n = 有效圈数 [-] p = 节距[单位:mm, in] s = 弹簧变形[单位:mm, in] Ø =形状系数 t [-] (e.g. DIN 2090) t =弹簧材料扭应力 [单位:MPa, psi]   曲线纠正因数 线圈弯曲导致额外的线圈弯曲应力。因此计算使用校正因数来纠正压力。 对于圆截面线圈弹簧,校正因数是由几个经验公式决定的。 计算使用以下的关系式:

KS=1+0.5/C

对于方形截面弹簧,校正系数由来自适当的列线图的所给弹簧直径比 b/h 来决定的。计算中的校正系数已经包含了现状系数Ø.  

推荐弹簧尺寸   冷成型 热成型 弹簧直径比 c 4 - 16 3 - 12 外径 De max. 350 mm max. 460 mm 有效圈数 min. 2 min. 3 比率 b/h 1:5  -  5:1 自由高度 L0 max. 1000 mm 长细比 L0/D 1 - 10 节距 p (0.3 - 0.6) D;    min. 1.5 d   弹簧收尾设计

考虑到压缩弹簧,几种不同的收尾设计。区别于收尾线圈数,线圈的加工以及支撑面的设计。  收尾线圈为弹簧的末端线圈,与工作线圈同轴,在弹簧工作变形时角度和间距不会变化。收尾线圈常常为弹簧的支撑面,对于压缩弹簧,通常为两端收尾。 磨平线圈为线圈的末端被加工为与轴线垂直的平面。通常加工边缘线圈一半的3/4一直到开放收尾。磨平的线圈通常使用于线径 d > 1 mm的弹簧.

最常用的弹簧收尾设计

端部不并紧不磨平: 端部线圈未折弯靠紧,端面未磨平 端部不并紧磨平: 端部线圈未折弯靠紧,端面磨平与轴向垂直 端部并紧不磨平: 端部线圈折弯靠紧,端面未磨平 端部并紧磨平: 端部线圈折弯靠紧,端面磨平      此时我们一个完整的合理的弹簧就设计出来了!你还可以通过高径比进行稳定性的验算。根据不同的需求弹簧还有一些后续处理,如:弹簧磨头,弹簧喷丸,弹簧立定处理等。

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