弹簧设计计算过程

弹簧设计计算已知条件：弹簧自由长度H0=796.8mm弹簧安装长度L1=411mm弹簧工作长度L2=227mm弹簧中径D=22.3mm弹簧直径d=3.2mm弹簧螺距P=12mm弹簧有效圈数n=66弹簧实际圈数n1=68计算步骤：（1）初步考虑采用油淬火-回火硅锰弹簧钢丝60Si2MnAC类，抗拉强度1716-1863MPa，切变模量G=79GPa，弹性模量E=206GPa。取b=1716MPa。（2）压缩弹簧许用切应力p=(0.4~0.47)b=(0.4~0.47)*1716MPa=686.4~806.52MPa取p=686.4MPa。（3）由于弹簧刚度尚未可知，但是弹簧的中径、直径、有效圈数都已知。2.33.22dDC=6.9688（计算值在5~8之间）6.9688615.046.9688416.96884615.04414CCCK=1.2139弹簧的最大工作压缩量Fn=795-227=568mm由公式348DPFGdnnn可得最大工作载荷34343.226685682.3798nDFGdPnn=803.5758N弹簧刚度663.2282.37983434'nDGdP=1.4147N/mm节距t=662.35.1795)2~1(0ndH=11.9727≈12计算出来的自由高度H0=nt+1.5d=66*12+1.5*3.2=796.8mm压并高度Hb=(n+1.5)d=(66+1.5)*3.2=216mm弹簧最小工作载荷时的压缩量F1=795-411=384mm则最小工作载荷3431413.226683842.3798nDFGdP=543.2625N螺旋角α=arctan(t/πD)=arctan(12/(3.14*22.3))=0.1696弧度=9.7174°弹簧展开长度L=1696.0cos683.22cos1Dn=4833.3mm≈4833mm弹簧压并高度Hb≤n1*dmax=68*（3.2+0.03）=219.64，取值216mm弹簧压并时的变形量为796.8-216=580.8mm弹簧压并时的载荷为Fa=580.8*1.4147=821.6578N（4）螺旋弹簧的稳定性、强度和共振的验算高径比b=H0/D=796.8/22.3=35.73090.4nBcPHPCP0'不稳定系数CB=0.020'HPCPBc0.02*1.4147*796.8=22.5447NnP=803.5758N所以必须设置导杆。导杆与弹簧的推荐间隙为3~4毫米疲劳强度验算，安全系数pSSmaxmin075.00=0.35b=0.35*1716MPa=600.6MPa803.57582.33.221.21398833maxnPdKD1690.5MPa543.26252.33.221.213988313minPdKD1142.8MPa许用安全系数pS取值1.35.16908.114275.06.60075.0maxmin0S=0.86231.3安全系数不够