弹簧设计计算.doc

弹簧设计计算弹簧在材料选定后，设计时需要计算出弹簧刚度F、中径D、钢丝直径d、有效圈数n、变形量f以下面弹簧设计为例；1. 计算弹簧受力：假设弹簧端克服1个标准大气压，即推动钢球，则弹簧受力为： F=PA=1×10N/mm×πd1/4其中d1——钢球通道直径弹簧还须克服钢球下降重力： G=mρV=m×4ρπR/3其中R——钢球半径弹簧受合力： F合=F+G考虑制造加工因素，增加1.2倍系数 F′=1.2F合2. 选材料:(一般选用碳素弹簧钢丝65Mn或琴钢丝)以65Mn为例,钢丝直径d=1.4mm3. 查表计算许用应力:查弹簧手册8-10表中Ⅰ类载荷的弹簧考虑(根据阀弹簧受力情况而言)材料的抗拉强度σb与钢丝直径d有关 查表2-30(选用D组): σb=2150～2450Mpa安全系数K=1.1～1.3, 可取K=1.2, 则σb=1791.7～2041.7 Mpa因此σb=1791.7Mpa(下限值)查表2-103,取切变模量G=78.8×10Mpa查表8-10,取许用切应力τs==0.5σb=0.3×1791.7=537.51Mpa4.选择弹簧旋绕比C:根据表8-4初步选取C=105.计算钢丝直径:d≥1.6√KFC/[τ]其中K——曲度系数,取K=1.1～1.3F——弹簧受力6.计算弹簧中径: D=Cd7.计算弹簧有效圈数: n=Gdf/8FD 则总圈数n总=n+n1(查表8-6)8.计算试验载荷: Fs=πdτs/8D9.自由高度:H0=nt+1.5d其中:t——初步估计节距t=d+f/n+δ1(δ1=0.1d)查表8-7系列值H0取整数10.节距计算: t=(H0-1.5d)/n11.弹簧螺旋角:(此值一般符合=5°～9°) α=arctan(t/πD)12.弹簧的稳定性验算:(b＜5.3,即可满足稳定性要求＝ b=H0/D13.展开长度:L=πDn1/cosα14.弹簧刚度:F′=Gd/8Dn14.弹簧载荷:F= F′×f15.弹簧试验变形:fs= Fs/ F其中在绘制弹簧图纸时,压紧弹簧时的长度L1(即受装配积压时的长度)下弹簧对应受力F1,在阀开启时弹簧压缩的长度L2=L1+f,对应弹簧受力F2 例如:ZYB-1416N15-306H0=68.5 mm,装配时弹簧被压缩至37mm,阀开启时再次压缩8mm则L1=37,L2=37+8=45 F1=37×F′F2=45 F′验算比较L2与Fs/ F的大小:若L2＞Fs/ F′重新设计刚度;反之设计合理。