圆柱螺旋弹簧设计计算

1圆柱螺旋弹簧设计计算一．弹簧的参数名称及代号GB/T1239.6-93二．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：PdckPdD2388.2.弹簧变形量：PGdncPGdnDF34388参数名称代号单位参数名称代号单位材料直径dmm工作负荷下变形量F1、2、3~nmm弹簧中径D试验负荷下变形量Fs弹簧内径D1试验负荷下的高度Hs弹簧外径D2工作扭转变形角n、、~321rad(度)导杆直径D`自由角度度oo,自由长度、高度Ho试验扭距下的扭转变形量度ss,工作长度、高度H1、2、3~n材料切变模量GN/mm2试验负荷下的高度Hs材料弹性模量E压并高度Hb材料抗垃强度σb工作行程h初切应力τ0材料展开长度L材料切应力τ节距t许用切应力[τ]间距δ试验切应力τs有效圈数n圈材料弯曲应力σ总圈数n1许用弯曲应力[σ]支承圈数n2试验弯曲应力σs螺旋角a度弹簧刚度PN/mm工作负荷P1,2,3~nN弹簧变形能UN*mm初拉力P0曲度系数K试验负荷Ps旋绕比CC=D/d压并负荷Pb弹簧高径比bb=H0/d工件扭距M1、2、3~nN*mm试验扭距Ms23.弹簧的刚度：ncGDnDGdFPP434'884.弹簧变形量：222'FDPFU5．弹簧材料直径：][6.1KPCd6.弹簧的中径：D=Cd7.弹簧的有效圈数：PcGDPDFGdn434888.曲度系数：cccK615.04414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≤F1，2，3~n≤0.8Fs10.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：1212FFPPP，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：sDdPs83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温度修正系数表料材工作温度，摄氏度≤60150200250Kt铬钒钢10．960．950．94硅锰钢10．990．980．98不锈钢10．950．940．92青铜10．950．940．9213.弹簧中径：2)(21DDD14弹簧内径：D1=D－d15.弹簧外径：D2=D+da．当弹簧两端固定时，从自由高度到并紧时，中径增大为：DDdtD)05.0(2223b．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：DDdtdtD)2.08.001.0(222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；d,mm0.2~0.40.5~1.01.1~2.22.5~6.07.0~16≥18C7~145~125~104~94~84~1617．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：总圈数n1,圈自由高度Ho,mm端部结构型式n+1.5nt+d两端圈磨平n+2nt+1.5dn+2.5nt+2dn+2nt+3d两端圈不磨平n+2.5nt+3.5d19．工作高度：H1，2，3~n=Ho－F1,2,3~n20．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≥0.1d423．节距t自由高度Ho之间的近似关系式见下表：总圈数n1，圈节距t,mm端部结构型式n+1.5(Ho－d)/n两端圈磨平n+2(Ho－1.5d)/nn+2.5(Ho－2d)/nn+2(Ho－3d)/n两端圈不磨n+2.5(Ho－3.5d)/n24．间距：δ=t－d25．螺旋角：Dtaarctan26．弹簧材料展开长度：11cosDnDnL材料切变模量G，单位N/mm2,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：79×1035O形密封圈安装用三槽尺寸（静密封）mm断面沟槽内切圆压缩率（do－d2）/dox100%S2－S1doS1AS2d’S3108.004.00.7851.31.000.8450.76223.80%0.061.209.005.01.1311.605.001.2800.93721.92%0.1491.510.006.01.76721.002.0001.17221.87%0.233*1.92.8352.61.003.3801.5231.82219.84%0.5452.451.003.0011.4351.61724.47%0.166*2.44.5243.21.005.1201.8752.76121.88%0.5963.11.004.8051.8162.59024.33%0.281*3.17.5484.22.008.8202.4604.75320.65%1.272415.0082.43424.42%0.452*3.59.6214.725.0011.0452.7535.95321.34%1.424*4.616.61963.00183.5159.70423.59%1.381*5.725.5187.63.0028.8804.45215.56721.89%3.362*8.658.08811.54.0066.1256.73735.64721.66%8.037注：打“*”行为《机械设计手册》中的数据S=πd2/4=0.7854d2AtgAd5858.05.22*2'