计算选型
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圆柱螺旋拉伸弹簧计算示例 |
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表1 圆柱螺旋拉伸弹簧计算示例之一 |
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项 目 |
单位 |
公 式 及 数 据 |
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原 始 条 件 |
最大拉力Pn |
N |
350 |
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最小拉力P1 |
N |
176 |
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工作行程h |
mm |
12 |
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弹簧外径D2 |
mm |
≤18 |
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载荷作用次数N |
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N＜103次 |
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弹簧材料 |
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碳素弹簧钢丝C级 |
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端部结构 |
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圆钩环压中心 |
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参
数
计
算 |
初算弹簧刚度P' |
N/mm |
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工作极限载荷Pj |
N |
因是Ⅲ类载荷，Pj≥Pn 考虑为拉伸弹簧，应将表圆柱螺旋压缩弹簧计算表中的Pj乘以0.8倍。为了直接查表，改为Pn除以0.8
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材料直径d及弹簧中径D |
mm |
查表圆柱螺旋压缩弹簧计算表，选取 d＝3，D＝14，Pj＝444.99 fj＝1.527，P'd＝291，P0＝97.4 |
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有效圈数n |
圈 |
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弹簧刚度P' |
N/mm |
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最小载荷下的变形量F1 |
mm |
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最大载荷下的变形量Fn |
mm |
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极限载荷下的变形量Fj |
mm |
Fj＝fj×n×0.8＝1.527×20×0.8＝24.43 |
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弹簧外径D2 |
mm |
D2＝D+d＝14+3＝17 |
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弹簧内径D1 |
mm |
D1＝D-d＝14-3＝11 |
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自由长度H0 |
mm |
H0＝(n+1.5)d+2D＝(20+1.5)d+2×14＝92.5 |
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最小载荷下的长度H1 |
mm |
H1＝H0+F1＝92.5+5.4＝97.9 |
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最大载荷下的长度Hn |
mm |
Hn＝H0+F2＝92.5+17.36＝109.86 |
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工作极限载荷下的长度Hj |
mm |
Hj＝H0+Fj＝92.5+24.43＝116.93 |
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展开长度L |
mm |
L＝πDn+2πD＝3.14×14×20+2×3.14×14＝967.12 |
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验
算 |
实际极限变形量 |
mm |
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实际极限载荷 |
N |
Pj×0.8＝444.99×0.8＝356＞Pn(350) |
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表2 圆柱螺旋拉伸弹簧计算示例之二 |
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项 目 |
单位 |
公 式 及 数 据 |
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原 始 条 件 |
最大拉力Pn |
N |
340 |
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最小拉力P1 |
N |
180 |
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工作行程h |
mm |
11 |
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弹簧外径D2 |
mm |
≤22 |
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载荷作用次数 |
次 |
103~105 |
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弹簧材料 |
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油淬火回火碳素弹簧钢丝B类 |
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端部结构 |
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圆钩型 |
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参
数
计
算 |
初定弹簧刚度P' |
N/mm |
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工作极限载荷Pj |
N |
因是Ⅱ类载荷，Pj≥1.25Pn，取Pj＝1.25Pn＝1.25×340＝425，但考虑到拉伸弹簧，应将表圆柱螺旋压缩弹簧计算表中Pj值乘以0.8，为了直接查表，今将425除以0.8
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材料直径d及弹簧中径D |
mm |
查表圆柱螺旋压缩弹簧计算表，选取d＝3.5，D＝18，Pj＝564.41，fj＝2.221，P'd＝254，P0＝109。由于弹簧材料为油淬火回火碳素弹簧钢丝B类，所以其σb＝1569 现将从表圆柱螺旋压缩弹簧计算表中查得的Pj＝564.41及fj＝2.221按表圆柱螺旋压缩弹簧计算表中表2 进行修正
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有效圈数n |
圈 |
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弹簧刚度P' |
N/mm |
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最小载荷下的变形量F1 |
mm |
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最大载荷下的变形量Fn |
mm |
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极限载荷下的变形量Fj |
mm |
Fj＝fj×n×0.8＝2.250×18×0.8＝32.4 |
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弹簧外径D2 |
mm |
D2＝D+d＝18+3.5＝21.5 |
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弹簧内径D1 |
mm |
D1＝D-d＝18-3.5＝14.5 |
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自由长度H0 |
mm |
H0＝(n+1)d+2D＝(18+1)×3.5+2×18＝102.5 |
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最小工作载荷下的长度H1 |
mm |
H1＝H0+F1＝102.5+5.03＝107.53 |
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最大工作载荷下的长度Hn |
mm |
Hn＝H0+Fn＝102.5+16.37＝118.87 |
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工作极限载荷下的长度Hj |
mm |
Hj＝H0+Fj＝102.5+32.4＝134.9 |
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螺旋角α |
(°) |
因为节距 t＝d＝3.5mm |
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展开长度L |
mm |
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弹 性 特 性 验 算 |
实际极限变形量 |
mm |
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最大工作载荷Pn |
N |
Pn＝P0+P'Fn＝109+14.11×16.37＝339.9≈340 |
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实际极限载荷Pj |
N |
Pj×0.8＝564×0.8＝451.53＞1.25×340 即 451.53＞425 |
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工 作 图 |
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