1、各類彈簧設(shè)計(jì)流程裝置空間：設(shè)計(jì)一壓縮彈簧必須清楚了解，所需裝置彈簧的空間，方能有效掌握一壓縮彈簧之基本制造條件，外徑、內(nèi)徑、自由長?；顒?dòng)行程荷重：壓縮彈簧的設(shè)計(jì)，必須清楚了解要作動(dòng)的位置，及所需承載之彈力。定出位置了解所需的彈力，則可決定材質(zhì)、線徑、圈數(shù)。環(huán)境因素：彈簧于不同環(huán)境下作動(dòng)，會受環(huán)境因素的影響，而影響到使用壽命，故設(shè)計(jì)者 必須考慮到環(huán)境溫度及濕度之變化，溫度對彈簧的壽命影響甚巨，濕度則容易使未表面處理的彈簧產(chǎn)生氧化。故環(huán)境因素可決定該彈簧是否需作表面處理及材質(zhì)的選定。兩端距離空間：拉伸彈簧兩端點(diǎn)將影響到掛勾之形式及拉簧的自由長?？臻g則可決定密著部的尺寸、外徑。預(yù)拉之荷重：預(yù)拉之荷重

2、則決定彈簧的材質(zhì)及線徑，密著部的尺寸則可調(diào)整預(yù)拉長度。心軸之外徑：扭簧內(nèi)徑的訂定得依心軸的大小而決定 ,但需考慮扭轉(zhuǎn)后 ,簧體之變化，故得預(yù)留適當(dāng)之裕度。裝置空間之內(nèi)徑：若一扭轉(zhuǎn)彈簧之裝置采崁入式則需考慮崁入式之空間?？臻g則決定簧體的外徑、自由長、圈數(shù)。扭轉(zhuǎn)支點(diǎn)：扭簧作功時(shí)必須有一支點(diǎn)，此一支點(diǎn)可決定，扭桿的長度及形式。作動(dòng)之起終點(diǎn)：施力扭桿在未作功時(shí)與支點(diǎn)的角度位置，可明訂出施力扭桿的長短、形式及與支點(diǎn)桿的角度。這兩天搞圓柱螺旋壓縮彈簧設(shè)計(jì)，而想到的設(shè)計(jì)時(shí)，我們用到的參數(shù)有：材料的抗拉強(qiáng)度（或剪切強(qiáng)度），彈性模量（或剪切模量）及彈簧的幾何尺寸。出于疲勞的考慮，而設(shè)定彈簧的極限工作載荷。整個(gè)計(jì)

3、算、選參數(shù)的過程并未考慮熱處理對彈簧產(chǎn)生的影響。從中是否能說明，熱處理并不是很影響彈簧剛度等參數(shù)，是否可認(rèn)為熱處理不影響彈簧的彈性模量（或剪切模量）。至于熱處理為什么重要？我想是不是因?yàn)闊崽幚砀淖兊氖遣牧系那?qiáng)度，熱處理沒做好的彈簧，很容易發(fā)生永久性的變形，不可恢復(fù)，這是一種屈服失效。由此我們可否認(rèn)為：真真設(shè)計(jì)合理的彈簧，在正常工況下，超壽命使用，若要發(fā)生失效，只能是疲勞失效，也就是發(fā)生脆斷。7. 3圓柱螺旋壓縮.拉伸彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算發(fā)表B期:2009年4月1汨 出處：機(jī)械設(shè)計(jì)網(wǎng)谿課程 作耆：不詳【編輯錄入：szthcn7.3.1幾何參數(shù)的計(jì)算如圖7,4和圖7.5所示，圓柱螺:a®彈

4、簧的主要幾何尺寸有：外徑A中徑D才內(nèi)徑D、節(jié)距匕螺旋 升角必I簧絲直徑d等。彈簧的旋向可以是右旋或左陡 一般用右旋.幾何尺寸計(jì)算公式見表73(53d/4D2表化5旋繞比C和曲度系數(shù)K項(xiàng)目參數(shù)選擇錠繞比C般按下述范圍選擇:熱卷彈簧4-10冷卷彈簧4-14剛度系數(shù)k廠 4c-10.615K = + 4c - 4C普通彈簧的結(jié)構(gòu)尺寸見表匚6表13 11Vs a A. T«材汶；:溉託三做負(fù)力比eFcXF何i=L n. mI20： d：訂敘於k廠 k-l 0.615K =* Iw-4 c4*rd叫評=D：“涼滋D2DpD：d;D=D：d5SS私4 HDIinn:或沁D烹爭:柑d駅J二DI.

5、D：?：< 4 dIn4lM4kJ*=L菇p複c4«= "r>2tlz® = n+C-Qdq = 7?+(1.5-2) t*r*rAM44*乩-G、35)dunskk5 = i - dX,八XLL =如COS a厶二；£)W.£fTZX 咲0X»ta = arctg匕;三?M.整號心5SSQ 二Wk2滋,”仁=Lr -4孑V査 :*話H：flX7 二(泌-0.5)d兄=(加+ l)d7.3.2特性曲線彈簧應(yīng)在彈性變形萌圍內(nèi)工作。當(dāng)承受軸向載荷卩叭彈簧將產(chǎn)生相應(yīng)的彈性變形幾。表示載荷與變 形關(guān)系的曲線稱為彈簧的特性曲線。對于

6、等節(jié)距的圓柱螺旋彈簧，其變形n與載荷F成正比因此它的特性曲線是一條直線。如圖7.7所 示。圖中曲為最小工作載荷，即彈簧在安裝位置吋所受的壓九5詐彈簧能可靠地穩(wěn)定在支裝位置 上對壓辭簧，£在° 2-0.5)%聯(lián)圍內(nèi)選取；FmM最大工菲載荷，在F畫一作用下，彈簧絲的 最大應(yīng)力，不應(yīng)超址材料的許用應(yīng)力；%辺為極矗荷，即達(dá)到材料剪切盛E極限2的載荷； HpH""分別為對應(yīng)于上述三種載荷作用吋的彈簧高度；加in, Uax, Al into分別對應(yīng)于上述三種載 荷作用時(shí)的彈簧變形量。對壓縮彈簧，為了在Fmax作用吋彈簧不致并緊，規(guī)定血3曲08說。如圖7.70,彈簧的

7、剛度k為k - F牡二 & 二 _'4n '4x i-常數(shù)在加載過程中，彈簧所儲存的能量為變形能氏即圖7.7中小方格表示的面積。在彈簧工作圖中，應(yīng) 繪制彈簧的特性曲線，作為檢驗(yàn)彈簧吋的依據(jù)之一。Fmax ,bpFliniJiAih久fimFjjJNEQ買 fiWBB 忑£ ：£二歩:直誕 # g iYbm7.3.3 0柱螺旋壓縮.垃伸弾#的應(yīng)力與變形1 彈簧的應(yīng)力圓柱嗦旋壓縮及拉伸彈簧的外載荷均沿彈簧的軸線作用，它們的應(yīng)力和變形計(jì)算是相同的?，F(xiàn)以嗦 旋壓縮彈簧為例進(jìn)行分析。圖78所示為一圓柱噪旋壓縮彈簧。彈簧絲是圓截面的，直徑為d。彈簧中徑02：噪旋

8、升角為3。通 常，彈簧的嗓旋升角很小«90）,所以可以近似地認(rèn)為通過弾簧軸線的截面就是彈簧絲的法截面。根據(jù) 力的平衡可知，在此截面上作用著剪力F和扭矩了T二FD/2。如杲不考慮彈簧絲的彎曲，可按直桿計(jì)算。以ZP表示彈簧絲的極截®系數(shù)，則扭矩了在截面上引起 的最大扭切應(yīng)力（圖79）為.T FDJ2 SFZX若剪力F引起的切應(yīng)力為均勻分布，則切應(yīng)力彈簧絲截面上最大切應(yīng)力 發(fā)生在其內(nèi)側(cè)，也就是靠近彈簧軸線的一側(cè)，其值為刃 2D.(17-1)則彈簧絲截面上的最大切應(yīng)力為式中，C稱為旋繞比（或彈簧扌旨數(shù)），是衡量彈賛曲率的主要參數(shù)。為了使彈賛不釵顫動(dòng)和過軋C 值不以太大，為了避免卷繞

9、時(shí)彈簧受髓烈彎曲，C值又不應(yīng)太代C值的選值可參考表74。表7.4圓柱形臓彈簧的常用彈簧指數(shù)C雌絲克徑d/mm0,2240.5-11.1-2.22.5-67-1618-40C7-145-125-104-104-84-6為了考慮彈簧升角和曲率對彈簧絲應(yīng)力的辦，現(xiàn)引入一個(gè)曲度系數(shù)K,則彈簧絲截面內(nèi)側(cè)的最大切 應(yīng)力及其騷度條件為式中彈簧的曲度系數(shù)K可按下式計(jì)算K二 4C-1 0.615(7-4)4C-4 CK值也可根據(jù)旋繞比C值直接從圖? 1沖查得。2.彈簧的變形在軸向載侖啲作用下，彈簧產(chǎn)生軸向變形量九見圖712,亂今截取微段彈簧絲（如圖712, b所 示），當(dāng)彈簧熾升角眾小時(shí)，微段產(chǎn)生的軸向變形為

10、DD. Ids 8FD：dk-do-= ds22% G 分raW，G為榊細(xì)a模量輒G二8加卵/總ft 0如0繃/航其他將號意義同亂若強(qiáng) 鬱與刪的豔加贈管繃幽?口2九眥衞贛冊晌觀量為iD0'S：、/ter©I I srrfMi:彈簧的剛度k為由式（176）可以看出，彈簧剛度k與C、G、掰h有關(guān)，其中癥繞比C對彈簧剛度的影響最大。3 壓縮彈簧的穩(wěn)定性壓縮彈簧的長徑比b二太大吋，可能在受載吋失穩(wěn)，發(fā)生側(cè)毎導(dǎo)致彈簧失效。如圖17, 13,逝示。為了保證壓縮彈簧的穩(wěn)定性，彈簧長徑比b不應(yīng)超過許用值，即：兩端固定的彈簧b<5.3； 一端固定 另一端較支的彈簧b37；兩端均可自由轉(zhuǎn)動(dòng)

11、的彈簧b<2.6o當(dāng)b大于許用值吋，應(yīng)在彈簧的內(nèi)側(cè)加導(dǎo)向桿 或在外側(cè)加導(dǎo)向套（如圖7.13, b）o導(dǎo)向桿、套與彈簧間應(yīng)有適宜的間隙（直徑間隙C值按表75選取），工 作吋需癖滑油。表75導(dǎo)向稈（套）與彈簧間的間隙中 SD2/mm<5>550>1018>18-30>30-50>5080>80-120>120150間 ISc/mm0.61247.3.4設(shè)時(shí)算拜冊戦刪獅齪奸繇;有冊爛虧務(wù)臟辦牖辭側(cè)齪碾條件）;a 娜失牒冊戦的己賒件通常為:輟酈受的最竝儲踴恤繊形量城耽方面JW（f» 減、殊邨歌酈戦柵t就是8己如條件,錠礫炬鬱數(shù)d、D? n

12、lU鞄諭尺寸,并縊嗽 蹄性粘工慟難廿輒5®辺條件選離訓(xùn)賴林榊蹴疏締胡飾S 形公瑚定鰻炬要參數(shù);最歸出賴的覿蹴尺to穌開碾等。搟雛直圖,因?yàn)?締應(yīng)加：W蹴嘟與雛鮒有關(guān),馭常脈融«?. 1己如嫌重鄭IK賺璀鵜兩飆自由轉(zhuǎn)動(dòng),做繇輟斛備秋于30呱單 飜受爐大邛輔期淵甌粧緞形量為血,最杠作輔劃10N,相應(yīng)JW鞭形勤 lliran, ttWOoS：很虹作條ffflW科擷饌淞應(yīng)力該糊癱要,屬于II類嘛«Bo伽幽 W17.14I,=64057 wwf（2）«巌條件輝雛艶圳選取嚴(yán)比C%5, a由盂（卜5）ft。鳥器霞磁送忘忘-6 A “ 8二盒92I (F)蟹rFE 卜 F二90 -二 二90 1耳鞫&粵L妝Y護(hù)慘， 囲；m fx s二 J WE"Hdn09:yI (F)垃也讐饗u蠡益蠶聖.菇讐矍(0(4)計(jì)算擬的其它尺寸內(nèi)徑 0=2-d = 22-4 = 18伽恥全二_1二2&伽間距 0& 0.8 X 6,5取 § 二 3mm卩¥目7 = 6 +d = 3 + 4wwf.，亠 _ a = arct=磯改=5.8幌旋升角P 3.14x22在亍占之咼合適。rara兩端各并緊-圈并磨平