圆柱螺旋弹簧设计计算

圆柱螺旋弹簧设计计算

一．弹簧的参数名称及代号 GB/T 1239.6-93

二．基本计算公式

弹簧的强度和变形的基本计算公式

1．材料切应力：P d

c

k P d D 2388ππτ==. 2.弹簧变形量：P Gd n c P Gd n D F 34

388==

3.弹簧的刚度：n c GD n D Gd F P P 434'

88=== 4.弹簧变形量：2

22

'F D PF U ==

5．弹簧材料直径：]

[6

.1τKPC

d = 6.弹簧的中径：D=Cd 7.弹簧的有效圈数：P c GD P D F Gd n 4

3488== 8.曲度系数：c

c c K 615

.04414+--= 9．弹簧特性：为了保证指定的负荷，弹簧变形量应在试验负荷下变形量Fs 的

20%~80%之间： 0.2Fs ≤F 1，2，3~n ≤0.8Fs

10.在特殊需要保证刚度时，其刚度按试验负荷下变形量Fs 的30%~70%之间，由两负荷点的负荷差之比来确定：1

21

2F F P P P ，--=

11．试验负荷Ps 为测定弹簧特性时，弹簧允许承受的最大负荷，其值可按其曲度系数K=1，导出： s D

d Ps τπ83

=

式中τs 为试验切应力，其最大值取表3和

表4中的Ⅲ类负荷下的许用切应力值。

12．压并负荷Pb 为弹簧压并时的理论负荷，对应的压并变量为Fb 。切变模量G 值按弹簧常用材料表查取，当工作温度超过60度时，就对常温下的G 值进行修正：Gt=KtG 。

Kt 温度修正系数表

13.弹簧中径：2)(21D D D += 14弹簧内径：D 1=D －d 15.弹簧外径：D 2=D+d

a ．当弹簧两端固定时，从自由高度到并紧时，中径增大为：

D D d t D )05.0(2

2

2-=∆

b ．当弹簧与支承座可以自由回转而摩擦力比较小时，中径增大为：

D D d td t D )2.08.001

.0(2

2

2--=∆ 16．弹簧的旋绕比：c=D/d=4~22,其荐用值根据材料直径在表中选取；

17．总圈数：n1=n+n2 。 其尾数应为1/4，1/2，3/4或整圈，荐用1/2圈；

18．弹簧自由高度H ，公式见下表：

19．工作高度：H 1，2，3~n =Ho －F 1,2,3~n

20．试验高度Hs 为对应于试验负荷Ps 下的高度：Hs=Ho －Fs 。 21．压并高度Hb 原则上不规定，当需要规定压并高度时，对端面磨削约3/4圈的弹簧，其最大值为： Hb=n1*dmax 。 对端面不磨削的弹簧，其最大值为：Hb=(n1+1.5)dmax 。

22．弹簧节距：t=d+Fn/n+δ1=（0.28~0.25）D 。δ1称为余隙，是在最

大工作负荷Pn 作用下，有效圈相互之间应保留的间隙，一般取为δ1≥0.1d

23．节距t 自由高度Ho 之间的近似关系式见下表：

24．间距：δ=t －d 25．螺旋角：D

t a πarctan

= 26．弹簧材料展开长度：11

cos Dn Dn L πα

π≈=

材料切变模量G ，单位N/mm 2,以下是部分材料切变模量： 不锈钢丝：71×103 硅青铜线：41×103 锡青铜线：40×103 铍青铜线：44×103 热轧弹簧钢：78×103 其余：79×103

O形密封圈安装用三槽尺寸（静密封）mm

注：打“*”行为《机械设计手册》中的数据S=πd2/4=0.7854d2A

2

*

=

22

'=

d5858

tg

A

.0

5.