弹簧设计计算#(优选.)

弹簧设计计算

弹簧在材料选定后，设计时需要计算出弹簧刚度F、中径D、钢丝直径d、有效圈数n、变形量f。

以下面弹簧设计为例；

1.计算弹簧受力：

假设弹簧端克服1个标准大气压，即推动钢球，则弹簧受力为：

F=PA=1×105N/mm2×πd12 /4

其中d1——钢球通道直径

弹簧还须克服钢球下降重力：

G=mρV=m×4ρπR3/3

其中R——钢球半径

弹簧受合力：

F合=F+G

考虑制造加工因素，增加1.2倍系数

F′=1.2F合

2.选材料:(一般选用碳素弹簧钢丝65Mn或琴钢丝)

以65Mn为例,钢丝直径d=1.4mm

3.查表计算许用应力:

查弹簧手册8-10表中Ⅰ类载荷的弹簧考虑(根据阀弹簧受力情况而言) 材料的抗拉强度σb与钢丝直径d有关

查表2-30(选用D组): σb=2150～2450Mpa

安全系数K=1.1～1.3, 可取K=1.2, 则σb=1791.7～2041.7 Mpa

因此σb=1791.7Mpa(下限值)

查表2-103,取切变模量G=78.8×103Mpa

查表8-10,取许用切应力τs==0.5σb=0.3×1791.7=537.51Mpa 4.选择弹簧旋绕比C:

根据表8-4初步选取C=10

5.计算钢丝直径:d≥1.6√KFC/[τ]

其中K——曲度系数,取K=1.1～1.3

F——弹簧受力

6.计算弹簧中径:

D=C d

7.计算弹簧有效圈数:

n=Gd4f/8FD3则总圈数n总=n+n1(查表8-6)

8.计算试验载荷:

Fs=πd3τs/8D

9.自由高度:

H0=nt+1.5d

其中:t——初步估计节距t=d+f/n+δ1(δ1=0.1d)

查表8-7系列值H0取整数

10.节距计算:

t=(H0-1.5d)/n

11.弹簧螺旋角:(此值一般符合=5°～9°)

α=arctan(t/πD)

12.弹簧的稳定性验算:(b＜5.3,即可满足稳定性要求＝

b=H0/D

13.展开长度:

L=πDn1/cosα

14.弹簧刚度:

F′=Gd4/8D3n

14.弹簧载荷:

F= F′×f

15.弹簧试验变形:

fs= Fs/ F

其中在绘制弹簧图纸时,压紧弹簧时的长度L1(即受装配积压时的长度) 下弹簧对应受力F1,在阀开启时弹簧压缩的长度L2=L1+f,对应弹簧受力F2 例如:ZYB-1416N15-306

H0=68.5 mm,装配时弹簧被压缩至37mm,阀开启时再次压缩8mm

则L1=37,L2=37+8=45

F1=37×F′F2=45 F′

验算比较L2与Fs/ F的大小:

若L2＞Fs/ F′重新设计刚度;反之设计合理

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