弹簧计算公式

% 阀中弹簧参数计算

% 弹簧在液压阀中的受力属第二类负载

% 选用材料:琴钢丝(G2组),其抗拉强度为1863N/mm^2

tic

%Ft2弹簧最大工作载荷;Ft1弹簧最小工作载荷;Fj弹簧极限工作负载% ------弹簧计算所需相关参数------%

delt_b=190;%单位kgf/mm^2

tao=0.38*delt_b;

D2=input('请输入弹簧中径D2:')

d=input('请输入弹簧钢丝的直径d:')

% 弹性模量的选择

if d<=2

G=8053

elseif d>2&d<=5.5

G=8053

else d>5.5&d<10

G=8053

end

% 弹簧的有效圈数

n=input('请输入弹簧有效圈数n:')

if n>=3

disp('输入的参数符合要求!')

else warning('您输入的有效圈数过小!')

end

%------弹簧指数C------%

disp('弹簧指数C')

C=D2/d

if d>=0.2&d<=0.4

if C>=7&C<=14

disp('参数符合要求!')

else warning('弹簧结构不符合标准,建议修改参数重新计算!')

end

elseif d>=0.45&d<=1

if C>=4&C<=13

disp('参数符合要求!')

else warning('弹簧结构不符合标准,建议修改参数重新计算!')

end

elseif d>=1.1&d<=2.2

if C>=5&C<=10

disp('参数符合要求!')

else warning('弹簧结构不符合标准,建议修改参数重新计算!')

end

elseif d>=2.5&d<=6

if C>=4&C<=12

disp('参数符合要求!')

else warning('弹簧结构不符合标准,建议修改参数重新计算!')

end

elseif d>=7&d<=16

if C>=4&C<=8

disp('参数符合要求!')

else warning('弹簧结构不符合标准,建议修改参数重新计算!')

end

elseif d>=18&d<=42

if C>=4&C<=6

disp('参数符合要求!')

else warning('弹簧结构不符合标准,建议修改参数重新计算!')

end

else warning('建议修改弹簧参数重新计算!')

end

% ------弹簧外径D,中径D2和内径D1------%

disp('弹簧外径D,中径D2和内径D1')

D=D2+d

D2

D1=D2-d

% ------弹簧曲度系数K1------%

disp('弹簧曲度系数K1')

K1=(4*C-1)/(4*C-4)+0.615/C

% ------弹簧极限工作负载Fj------%

disp('弹簧极限工作负载Fj')

Fj=pi*d^2*tao/(8*C*K1)

% ------弹簧刚度Kt------%

disp('弹簧刚度Kt')

Kt=G*d^4/(8*D2^3*n)

% ------弹簧允许极限负荷下的极限变形量fj和允许极限负荷下的单圈变形量fj1------% disp('弹簧允许极限负荷下的极限变形量fj和允许极限负荷下的单圈变形量fj1')

fj=tao*pi*D2^2*n/(G*d*K1)

fj1=tao*pi*D2^2/(G*d*K1)

% 弹簧在最大工作负荷下的变形量f2和最小工作负荷下的变形量f1

disp('弹簧在最大工作负荷下的变形量f2和最小工作负荷下的变形量f1')

% 最大工作负载

Ft2=0.8*Fj

f2=Ft2*fj/Fj

% 最小工作负载

Ft1=0.3*Fj

f1=Ft1*fj/Fj

disp(['弹簧的有效工作范围为:',num2str(Ft1),'到',num2str(Ft2)])

% ------弹簧间隙delt------%

disp('弹簧间隙delt')

delt=fj1+1/n+0.02*d^2

% ------弹簧节距t------%

disp('弹簧节距t')

t=delt+d

% ------弹簧总圈数n1------%

disp('弹簧总圈数n1')

n1=n+2

% ------弹簧自由高度Ho和压并高度Hb------%

disp('弹簧自由高度Ho和压并高度Hb')

Ho=delt*n+(n1-0.5)*d

Hb=(n1-0.5)*d

% ------压缩弹簧细长比b------%

disp('压缩弹簧细长比b')

b=Ho/D2

% ------弹簧螺旋角a------%

disp('弹簧螺旋角a')

a=atan(t/(pi*D2))%a=6度到9度

if a>=6*pi/180&a<=9*pi/180

disp('弹簧结构合理!')

else warning('弹簧结构不符合标准,建议修改参数重新计算!')

end

% ------弹簧展开长度L------%

disp('弹簧展开长度L')

L=pi*D2*n1/cos(a)

% ------弹簧压并时的外径Dt------%

disp('弹簧压并时的外径Dt')

Dt=sqrt(D^2+0.1*[Ho-(n1-n)*d/n]^2)

% 弹簧允许极限负荷下的高度Hj,最大工作负荷下的高度H2和最小工作负荷下的高度H1 disp('弹簧允许极限负荷下的高度Hj,最大工作负荷下的高度H2和最小工作负荷下的高度H1')

Hj=Ho-fj

H2=Ho-f2

H1=Ho-f1

% ------绘制力-位移图------%

x=(f1:0.01:f2);

plot(x,Kt*x,'r')

title('弹簧的力-位移图')

axis equal

xlabel('弹簧变形量x(mm)')

ylabel('弹簧力Ft(Kgf)')

u=(f1+f2)/2

v=Kt*u

text(u,v,['\fontsize{16}\leftarrow\itFt=',num2str(Kt),'*x'])