彈簧設計方案的每日任務是要明确彈簧絲直徑d、工作圈數n及其其他幾何圖形規格,促使能考慮抗壓強度約束力、彎曲剛度約束力及可靠性約束條件,進一步地還規定相對的設計方案指标值(如容積、淨重、震動可靠性等)做到*好是。彈簧廠家介紹實際設計方案流程為:先依據工作中标準、規定等,試選彈簧原材料、彈簧指數值C。因為sb與d相關,因此通常也要事前假設彈簧絲的直徑d。接下去測算d、n的值及相對的其他幾何圖形規格,假如個人所得結果與設計方案标準不符,左右全過程要反複開展。直至求取考慮全部約束條件的解即是本難題的一個可行計劃方案。具體難題中,可行計劃方案不是*的,通常必須從好幾個可行計劃方案中求取較好解。
例12-1設計方案一圓柱型螺旋式縮小彈簧,簧絲模型為環形。己知*少載荷Fmin=200N,較大載荷Fmax=500N,工作中行程安排h=10mm,彈簧Ⅱ類工作中,規定彈簧直徑不超出28mm,*端并緊磨去。
解:
試算(一):
(1)挑選彈簧原材料和許用應力。采用C級炭素彈簧不鏽鋼絲。
依據直徑規定,初審C=7,由C=D2/d=(D-d)/d得d=3.5mm,由表1查出來sb=1570MPa,由表2知:[t]=0.41sb=644MPa。
(2)測算彈簧絲直徑d
由式得K=1.21
由式得d≥4.1mm
由此可見,d=3.5mm的初算值不符合抗壓強度約束條件,應再次測算。
試算(二):
(1)挑選彈簧原材料跟上面一樣。為獲得很大的I>d值,選C=5.3。
仍由C=(D-d)/d,得d=4.4mm。
查表1得sb=1520MPa,由表2知[t]=0.41sb=623MPa。
(2)測算彈簧絲直徑d
由式得K=1.29
由式得d≥3.7mm。
所知:I>d=4.4mm考慮抗壓強度約束條件。
(3)測算合理工作圈數n
由圖1明确形變量λmax:λmax=16.7mm。
查表2,G=79000N/mm2,
由式得n=9.75
取n=10,考慮到兩邊各并緊一圈,則總圈數n1=n+2=12。到此,獲得了一個考慮抗壓強度與彎曲剛度約束條件的可行計劃方案,但考慮到進一步降低彈簧尺寸與淨重,再度開展試算。
試算(三):
(1)仍選左右彈簧原材料,取C=6,求取K=1.253,d=4mm,查表1,得sb=1520MPa,[t]=0.41sb=623MPa。
(2)測算彈簧絲直徑。得d≥3.91mm。知d=4mm考慮抗壓強度标準。
(3)測算合理工作圈數n。由試算(二)知,λmax=16.7mm,G=79000N/mm2
由式得n=6.11
取n=6.5圈,仍參照兩邊各并緊一圈,n1=n+2=8.5。
這一數值即考慮抗壓強度與彎曲剛度約束條件,從尺寸和淨重看來,也是一個較好的解,可将這一解基本明确出來,下列再測算其他規格并且做好可靠性強度校核。
(4)明确形變量λmax、λmin、λlim和具體*少載荷Fmin
彈簧的極限載荷為:
由于工作圈數由6.11改成6.5,故彈簧的形變量和*少載荷也相對有一定的轉變。
由式得:
λmin=λmax-h=(17.77-10)mm=7.77mm
(5)求彈簧的節徑p、随意高寬比H0、螺旋式升角γ和簧絲進行長短L
在Fmax功效下鄰近幾圈的間隔δ≥0.1d=0.4mm,取δ=0.5mm,則無載荷功效下彈簧的節徑為
p=d+λmax/n+δ1=(4+17.77/6.5+0.5)mm=7.23mm
p基礎合乎在(1/2~1/3)D2的要求範疇。
内孔并緊磨去的彈簧随意高寬比為
取指标值H0=52mm。
無載荷功效下彈簧的螺旋式升角為
基礎考慮γ=5°~9°的範疇。
彈簧簧絲的進行長短
(6)可靠性測算
b=H0/D2=52/24=2.17
選用兩邊固定不動橡膠支座,b=2.17<5.3,故不容易失衡。
(7)繪圖彈簧特點線和*件工作中圖。