弹簧经验设计.doc

前言在设计弹簧时，除了选取标准弹簧，但往往有很多是非标的；或拿人家设计的来用，但也得验算弹簧刚度和工作力。如果完全按机械设计手册计算，则复杂繁琐。下面是结合工作实践，进行归纳后的螺旋压缩/拉伸弹簧的简易计算方法。圆线螺旋弹簧的简易计算方法序号项 目内 容说 明一材料碳素弹簧钢丝C级力学参数：G=80*103 Mpa；p800Mpa用于中等应力弹簧，材料在钢厂经冷拔强化处理，加工后只需低温回火二弹簧中径由零件空间相关尺寸或结构决定弹簧内/外径离零件表面要有一定空隙；建议1三弹丝直径根据旋绕比C(热绕410；冷卷414)，计算簧丝直径：d=D/C，选取标准直径簧丝一般是冷卷绕制；超出推荐值后绕制困难四单圈刚度Pd=G*d4/(8*D3)*103， 单位：N/mm材料确定后，单圈刚度只与D、d有关。G：78.580*103 Mpa，d4，取78.5；d4，取80；简化直接取80五总刚度PdPdn；按估算刚度，对D、d适当调整；或微调n，使Pd接近估算刚度；六工作弹簧力压缩量*总刚度；单位：N；工作弹簧力一般在(2080)Pj范围七极限弹簧力Pj=3.14*d3/(8*K*D)*p； 单位：NK=(4C-1)/(4C-4)+0.615/C；p0.5*b，b玉柴技术标准手册114页；或780850Mpa，d3，取780；d3，取850；或简化直接取810Mpa；注：拉伸弹簧取80Pj ；八节距tD/3D/2；按自由长度算出；九有效圈数按标准选取十自由高度n*t + 1.5*d，进行圆整；端部并紧磨平，支承圈为1圈主要从机械设计手册第2卷11章和弹簧设计手册总结归纳例1：某夹具的M20螺杆外面套一个压缩弹簧，夹紧后高度80毫米，压缩约1520毫米；压板重量4Kg，设计该压缩弹簧。一、估算：夹紧后，弹簧压缩约17毫米，弹力约5Kg(必须大于4Kg)；弹簧自由高度80+(1520)毫米；弹簧刚度：5*10/172.94N/mm；二、计算：1、选碳素弹簧钢丝-C，中径24；C取9.5；d24/9.52.53；选2.5簧丝；2、Pd80*103*2.54/(8*243)28.26N/mm；3、考虑前面的估算刚度(2.94），取n10，Pd28.26102.83N/mm；4、考虑前面的估算自由高度：95100，取100，则t(100-1.5*2.5)/109.625；三、验算：1、压缩20毫米，F2.83*2056.6 NK；2、极限力：Pj=3.14*d3/(8*K*D)*p3.14*2.53/(8*1.15*24)*850188.87N；例2：现有一压缩弹簧，簧丝直径2，有效圈数4，中径25.5，工作行程7.5，需承重3.2Kg，进行验算Pd=G*d4/(8*D3)*10380*24/(8*25.53)*103 9.65N/mm；F9.65/4*7.518N；改簧丝直径为2.5；Pd80*2.54/(8*25.53)*103 =23.6N/mm；F23.6/4*7.544N；44N3.2Kg；结论，改成2.5满足要求；技巧：1、根据工作条件，对总刚度和自由高度进行简单估算；2、簧丝直径是标准的，但弹簧中径可以非标；因此对D、d灵活选取；3、单圈刚度算出后，总刚度只与n有关，适当调整n以合适总刚度；4、确定n后，对节距t作适当调整(当然自由高度也