圆柱螺旋压缩弹簧计算全过程―Richard Deng

单位循环次数N次H1mmF1NH2mmF2N理论所需刚度N/mm外径D2边界条件mm初步假设材料直径dmm材料切变模量GMpa密度ρ抗拉强度RmMpaγ许用切应力[τ]Mpa公式及数据在图1中γ=0.5与N线（循环次数）交点的纵坐标大致为0.41Rm*0.41（上值）选择材料选取弹簧许用力条件根据F2确定γ=F1/F2主要输入圆柱螺旋压缩弹簧计算注意：由d决定附录F附录AVDCrSi条件：弹簧外径≤34.8mm条件项目F'=F2-F1/H1-H2条件条件条件7.85*10^-6假设中径Dmm旋绕比C曲度系数K判断,调整dmm弹簧中径Dmm弹簧线径dmm弹簧外径D2mm弹簧内径D1mm所需刚度F'N/mm有效圈数n圈总圈数n总圈弹簧刚度校核判断，弹簧刚度F'N/mmF1对应变形量mmF2对应变形量mm自由高度H0mm实际变形量f1mmf1=F1/F'f2=F2/F'H0=H1+f1或H0=H2+f2f1=H0-H1弹簧所需刚度和圈数计算值应与所需刚度基本相符F'=Gd^4/(8*D^3*n)K=4C-1/4C-4+0.615/C变形量校核n=Gd^4/(8F'*D^3)由上表1决定取n支撑=2，n总=n+2弹簧直径由上表1所得D2=D+dD1=D-d由上表1所得选取弹簧许用力C=D/d推荐值范围参照表7根据D2≤34.8mmD=D2-d-0.3(公差)调整后必须满足d≥（8KFD/π[τ]）^1/3实际工作力F1N实际变形量f2mm实际工作力F2N压并高度Hbmm压并变形量fbmm最大试验切应力τsmaxMpa试验负荷FsN压并时负荷FbN实际试验负荷FsN试验负荷下变形量fsmm试验切应力τsMpa弹簧展开长度弹簧展开长度Lmmf1/fs0.37f2/fs节距tmm质量mkg螺旋角α°需满足0.2fs≤f1，2≤0.8fs要求，若要保证刚度0.3~0.7实际值应与所需工作力相符F1=F'*f1f2=H0-H2实际值应与所需工作力相符F2=F'*f2特性校核判断fs=Fs/F'试验负荷和试验负荷下的高度和变形量Fb=F'*fb如果Fs＞Fb则Fs取Fb值，否则取原值τs=8*Fs*D/（π*d^3)L=π*D*n总Hb≤n总*dfb=H0-Hb压并高度和压变变形量由表3τsmax=0.55RmRm由d决定Fs=（π*d^3/8D）*τs变形量校核α=arctan(t/πD)推荐5°≤α≤9°其他结构参数m=π/4*d^2*L*ρt=（H0-1.5*d）/n工作切应力τ1Mpa工作切应力τ2Mpaγτ1/Rm0.2τ2/Rm弹簧稳定性校核弹簧的高径比b自振频率feHz强迫振动频率frHzfe/frτ1=K*(8DF1/πd^3）τ2=K*(8DF2/πd^3）编制：RichardDeng2017年5月11日本表内容仅供参考，实际应用以GB/T23935-2009为准。fe=3.56d/nD^2*√(G/ρ)共振校核fe/fr＞10查阅图1若点（0.2,0.4）在γ=0.5和10^7作用线的交点以下表明弹簧的疲劳寿命N＞10^7次，反之不然弹簧的疲劳强度和稳定性校核b=H0/D一端固定一端回转：b≤2.6γ=τ1/τ2判断判断内容手动输入理论计算值最终值10000000432703254024.545454534.84.1785000.0000078518100.50.41742.1表2表1适用于全表计算公式及数据在图1中γ=0.5与N线（循环次数）交点的纵坐标大致为0.41Rm*0.41（上值）条件根据F2确定γ=F1/F2圆柱螺旋压缩弹簧计算注意：由d决定附录F附录AVDCrSi条件：弹簧外径≤34.8mm条件F'=F2-F1/H1-H2条件条件条件7.85*10^-630.47.41463415去掉小数位7.41.20029561去掉小数位1.24.07357228去掉小数位4.0730.44.134.526.324.554.02015548去掉小数位4624.6737042去掉小数位24.6710.94446721.888933953.94446753.8889339353.910.9f1=F1/F'f2=F2/F'H0=H1+f1或H0=H2+f2表2表3f1=H0-H1计算值应与所需刚度基本相符F'=Gd^4/(8*D^3*n)K=4C-1/4C-4+0.615/Cn=Gd^4/(8F'*D^3)由上表1决定取n支撑=2，n总=n+2由上表1所得D2=D+dD1=D-d由上表1所得C=D/d推荐值范围参照表7根据D2≤34.8mmD=D2-d-0.3(公差)调整后必须满足d≥（8KFD/π[τ]）^1/3268.90321.9540.27324.629.3995.5886.296694去掉小数位886.3722.831去掉小数位722.8722.829.3811.858382去掉小数位811.9573.02649去掉小数位5730.7511.9375去掉小数位11.940.0593857去掉小数位0.05947.1261671去掉小数位需满足0.2fs≤f1，2≤0.8fs要求，若要保证刚度0.3~0.7实际值应与所需工作力相符F1=F'*f1f2=H0-H2实际值应与所需工作力相符F2=F'*f2fs=Fs/F'Fb=F'*fb如果Fs＞Fb则Fs取Fb值，否则取原值τs=8*Fs*D/（π*d^3)L=π*D*n总Hb≤n总*dfb=H0-Hb由表3τsmax=0.55RmRm由d决定Fs=（π*d^3/8D）*τsα=arctan(t/πD)推荐5°≤α≤9°m=π/4*d^2*L*ρt=（H0-1.5*d）/n362.442426去掉小数位362.4728.210012去掉小数位728.20.50.41.8394.82515.792τ1=K*(8DF1/πd^3）τ2=K*(8DF2/πd^3）编制：RichardDeng2017年5月11日本表内容仅供参考，实际应用以GB/T23935-2009为准。fe=3.56d/nD^2*√(G/ρ)fe/fr＞10查阅图1若点（0.2,0.4）在γ=0.5和10^7作用线的交点以下表明弹簧的疲劳寿命N＞10^7次，反之不然b=H0/D一端固定一端回转：b≤2.6γ=τ1/τ2