圓柱彈簧設計匯總.doc

一,圓柱螺旋壓縮彈簧各部分名稱及尺寸關系下載 (9.29 KB)2007-7-9 12:19此圖為圓柱螺旋壓縮彈簧各部分尺寸,圖中尺寸的意義如下1. 簧絲直徑d 彈簧的鋼絲直徑（俗稱線徑或線徑）2. 彈簧外徑D 彈簧的最大直徑（俗稱大徑,也有的公司用OD來表示外徑,知道就好,不要學這種壞習慣）3. 彈簧內徑D1彈簧的最小直徑(俗稱小徑,也有的公司用ID來表示內徑,知道就好,不要學這種壞習慣）4. 彈簧中徑D2彈簧的平均直徑(俗稱中心徑,也有的公司用Dcen來表示外徑,知道就好,不要學這種壞習慣）5. 節(jié)距t 除兩端支撐圈外,彈簧上相鄰兩圈在相對應兩之間的軸向距離6. 彈簧圈數(shù) 彈簧圈數(shù)共有三種,即有效圈數(shù)n,支撐圈n2,和總圈數(shù)n1.7. 自由高度H0 彈簧在不受外力時的高度（或長度），H0=nt+(n2-0.5)d當然彈簧的參數(shù)遠遠不只這些，像一些疲勞特性計算,有效壽命的計算, 載荷與變形屈服曲線,彈簧剛度有限元分析等,在掃盲班中就不做解釋了,放在后面提高班中再介紹.接下來簡單介紹一下彈簧的加工藝:我們常用碳素彈簧鋼、合金彈簧鋼、不銹彈簧鋼以及銅合金、鎳合金和橡膠等材料來制作彈簧。彈簧的制造方法有冷卷法和熱卷法。彈簧絲直徑小于8毫米的一般用冷卷法，大于8毫米的用熱卷法。有些彈簧在制成后還要進行強壓或噴丸處理，可提高彈簧的承載能力。我們回到正題,討論一下此次掃盲題的分析及計算:首先我們要搞清楚彈簧的剛度計算公式彈簧剛度值我們用K來表示,單位是N/mm2K=G*d4/8*d23*n 其中G是指材料的切變模量(俗稱彈性系數(shù)),此數(shù)據(jù)一般可通過查表獲得,也可以要求供應廠商提供材料物性表獲得.常見的像SUS631,SUS316,SUS304,SUS302等為70000N/mm2 彈簧剛,65Mn等等約為80000N/mm2求得K值后后，我們還需獲得彈簧的作用長度L值，此長度由我們設計者來設計確定。作用長度指彈簧的預壓長度+作用行程長度之和 如一個彈簧由10壓縮至6,那么它的作用長度則為4.如果還有預壓高度，也要一并算入作用長度。最后彈簧作用力P值為：P=K*L以題目為例，(此題沒有標準答案,給了很大的空間讓我們去設計)下載 (96.14 KB)2007-7-9 12:221,選用材料,這要看我們的實際產品需求去自行選擇,目的就是要求學會材料的切變模量的獲得2,分析裝配關系,確定我們彈簧的內外徑,有效圈數(shù),及線徑的取值范圍,由圖面分析我們可以知道,彈簧的內徑不應小于8.4 外徑不應大于15 自由高度不應小于10 當產品處于ACTION STATE時,還要考慮到彈簧線徑d和總圈數(shù)n1的選取.如果線徑過粗,總圈數(shù)過多,就會造成干涉使產品不能到達ACTION STATE.3.自選將相關設計參數(shù)代入公式中,獲得彈簧參數(shù)首先確定K值。假如我們選取65Mn作為彈簧材料，查表得65M材料切變模量(材料彈性系數(shù))：G=80000N/mm2將彈簧參數(shù)代入K=G*d4/8*d23*n 公式中求得K值。最后求彈簧作用力P=K*L具體的計算過程我就不多講了，畢竟大家都不是小學生了而此題也沒有標準答案，只要是符舍設計要求的都行。我們可以隨意改變彈簧線徑，有效圈數(shù)，自由高度，內徑等參數(shù)來調整彈簧作用力。最后我們來一起賞析下lystrung 兄弟的分析&計算過程：1、選擇彈簧材料，常用普通彈簧一般選擇70#鋼或65Mn,在此選擇65Mn；2、確定彈簧最小線徑： 曲度系數(shù)：K=4C-1/(4C-4)+0.615/C K=23/20+(0.615/6)=1.2525 確定彈簧最小線徑：下載 (5.73 KB)2007-7-9 12:393、確定彈簧有效圈數(shù)： 彈簧剛度：k=F/y=280*9.8/1000*5=0.5488N/mm 假設線徑d=0.8mm，中徑D2=13mm 查表：材料切變模量(材料彈性系數(shù))：G=80000N/mm2 有效圈數(shù)：n=G*d4/8*D23*k=80000*0.84/8*133*0.5488=3.4 總圈數(shù)N=54、作出圖紙：首先說下彈簧設計的2個最基本的公式：1.彈簧常數(shù)K：單位kg/mm 2.彈簧作用力P：單位g說明：G(彈性系數(shù))：對不同材料，可以查資料（不銹鋼304為7000 kg/mm2）d(線徑)OD(外徑)Dcen(中心徑)：OD-dNc(有效圈數(shù))：總圈數(shù)-2L(作用長度)：預壓長度+作用行程當然做好一個要求高的壓縮彈簧，要考慮的遠不止這些，要考慮彈簧處理后應力的變化、摩擦力影響等等因素。w1.JPG (5.22 KB) 下載次數(shù):142007-7-9 11:47w2.jpg (4.29 KB) 下載次數(shù):62007-7-9 11:47原題的要求，附圖片：1.壓縮彈簧被用在一個裝配件里，里面的為塑料件。塑料件和彈簧相配合的直徑為8.4mm。2.裝配好后，在不受外力的情況下，彈簧的長度為10mm。3.在受外力270-280g的情況下，彈簧的長度為為5mm，也就是說彈簧作用行程也為5mm。p0.jpg (30.81 KB) 下載次數(shù):62007-7-9 11:50p1.JPG (42.48 KB) 下載次數(shù):32007-7-9 11:50p2.jpg (39.74 KB) 下載次數(shù):52007-7-9 11:50分析上面的2個基本公式：1.G(彈性系數(shù))是通過選材料可以確定的。（我用的不銹鋼304）2.d(線徑)怎么選取呢？我們假想下，如果選d=1的話，那么彈簧的圈數(shù)就不能超過6圈（保守的圈數(shù)），因為在280g力壓緊后，空間高只有5 mm（6圈*1=6 mm），會產生矛盾干涉。所以根據(jù)以往畫彈簧經驗，這里我就取d=0.6，（直徑太細影響受力，就不取d=0.3了），那么同時確定彈簧的總圈數(shù)=7圈，Na有效圈數(shù)為5圈，符合彈簧受力的要求（個人認為圈數(shù)太少也會影響受力），彈簧壓緊后的高度=7圈*0.6=4.2 mm，小于5 mm，符合設計意圖。3.OD(外徑) 怎么選取呢？根據(jù)圖紙，塑料件和彈簧相配的直徑為8.4mm，所以取彈簧的內徑為9 mm（不松也不緊）那么OD =9+0.6*2=10.2mm4.Dcen(中心徑)= OD-d=10.2-0.6=9.6 mm5.Na (有效圈數(shù))：上面確定線徑的時候已經確定了Na=7-2=5圈（兩頭有2圈是并齊的，就不多說了）綜合上面所敘述，彈簧常數(shù)K就可以算出來了K=7000*0.64/8*9.63*5=0