東莞銳增彈簧廠內(nèi)部壓簧的設(shè)計(jì)方法

    彈簧設(shè)計(jì)的任務(wù)是要確定彈簧絲直徑d、工作圈數(shù)n以及其它幾何尺寸，使得能滿足強(qiáng)度約束、剛度約束及穩(wěn)定性約束條件，進(jìn)一步地還要求相應(yīng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)(如體積、重量、振動(dòng)穩(wěn)定性等)好。  

具體設(shè)計(jì)步驟為：先根據(jù)工作條件、要求等，試選彈簧材料、彈簧指數(shù)C。由于sb與d有關(guān)，所以往往還要事先假定彈簧絲的直徑d。接下來計(jì)算d、n的值及相應(yīng)的其它幾何尺寸，如果所得結(jié)與設(shè)計(jì)條件不符合，以上過程要重復(fù)進(jìn)行。直到求得滿足所有約束條件的解即為本問題的一個(gè)可行方案。實(shí)際問題中，可行方案，往往需要從多個(gè)可行方案中求得較優(yōu)解。  

例12-1設(shè)計(jì)一圓柱形螺旋壓縮彈簧，簧絲剖面為圓形。已知小載荷Fmin=200N，大載荷Fmax=500N，工作行程h=10mm，彈簧Ⅱ類工作，要求彈簧外徑不超過28mm，端部并緊磨平。  

解：  

試算(一)：  

(1)選擇彈簧材料和許用應(yīng)力。 選用C級(jí)碳素彈簧鋼絲。  

根據(jù)外徑要求，初選C=7，由C=D2/d=(D-d)/d得d=3.5mm，由表1查得sb=1570MPa，由表2知：[t]=0.41sb=644MPa。  

(2) 計(jì)算彈簧絲直徑d  

由式 得K=1.21  

由式 得d≥4.1mm  

由此可知，d=3.5mm的初算值不滿足強(qiáng)度約束條件，應(yīng)重新計(jì)算。  

試算(二)：  

(1) 選擇彈簧材料同上。為取得較大的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) 計(jì)算彈簧絲直徑d  

由式  得K=1.29  

由式  得d≥3.7mm。  

可知：I>d=4.4mm滿足強(qiáng)度約束條件。  

(3) 計(jì)算有效工作圈數(shù)n  

由圖1確定變形量λmax：λmax=16.7mm。  

查表2，G=79000N/mm2，  

由式  得n=9.75  

取n=10，慮兩端各并緊一圈， 則總?cè)?shù)n1=n+2=12。至此，得到了一個(gè)滿足強(qiáng)度與剛度約束條件的可行方案，但慮進(jìn)一步減少彈簧外形尺寸與重量，再次進(jìn)行試算。  

試算(三)：  

(1)仍選以上彈簧材料，取C=6，求得K=1.253，d=4mm，查表1，得sb=1520MPa，[t]=0.41sb=623MPa。  

(2) 計(jì)算彈簧絲直徑。得d≥3.91mm。知d=4mm滿足強(qiáng)度條件。  

(3)計(jì)算有效工作圈數(shù)n。由試算(二)知，λmax=16.7mm，G=79000N/mm2  

由式  得n=6.11  

取n=6.5圈，仍參兩端各并緊一圈，n1=n+2=8.5。  

這一計(jì)算結(jié)果即滿足強(qiáng)度與剛度約束條件，從外形尺寸和重量來看，又是一個(gè)較優(yōu)的解，可將這個(gè)解初步確定下來，以下再計(jì)算其它尺寸并作穩(wěn)定性校核。  

(4) 確定變形量λmax、λmin、λlim和實(shí)際小載荷Fmin  

彈簧的極限載荷為：  

因?yàn)楣ぷ魅?shù)由6.11改為6.5，故彈簧的變形量和小載荷也相應(yīng)有所變化。  

由式 得：  

λmin=λmax－h(huán)=(17.77-10)mm=7.77mm

(5) 求彈簧的節(jié)距p、自由高度H0、螺旋升角γ和簧絲展開長度L  

在Fmax作用下相鄰兩圈的間距δ≥0.1d=0.4mm，取δ=0.5mm，則無載荷作用下彈簧的節(jié)距為  

p=d+λmax/n+δ1 =(4+17.77/6.5+0.5)mm=7.23mm  

p基本符合在(1/2～1/3)D2的規(guī)定范圍。  

端面并緊磨平的彈簧自由高度為  

取標(biāo)準(zhǔn)值H0=52mm。  

無載荷作用下彈簧的螺旋升角為  

基本滿足γ=5°～9°的范圍。  

彈簧簧絲的展開長度  

(6) 穩(wěn)定性計(jì)算  

b=H0/D2=52/24=2.17  

采用兩端固定支座，b=2.17<5.3，故不會(huì)失穩(wěn)。  

(7) 繪制彈簧特性線和零件工作圖。

       很多人想要幾個(gè)彈簧的樣品，到彈簧廠定制又不劃算，五金店里面有又不到合適的，現(xiàn)在東莞銳增彈簧廠家教您如何手工自制簡單的壓縮彈簧？

一．纏制小型彈簧

1.心棒的選擇和制作：

選一根外徑約為所纏彈簧內(nèi)徑82%的鐵棒（小簧的心棒可用鋼絲或鐵絲），一端彎出轉(zhuǎn)把，另一端用小銼銼出一個(gè)缺口。

2.纏制方法：

 將鋼絲（可用拉直后的廢舊彈簧替）夾在帶軟鉗口的虎鉗上，頭部露出鉗口，并插入心棒缺口內(nèi)，然后均勻地轉(zhuǎn)動(dòng)心棒，注意使每圈都靠攏，纏制的圈數(shù)一般比原簧圈數(shù)多4-5圈。松開轉(zhuǎn)柄，測量彈簧外徑。外徑過小時(shí)應(yīng)拉直重纏，外徑過大時(shí)可將其夾在帶軟鉗口的虎鉗內(nèi)，均勻地轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)柄收縮至所需簧徑。然后拉伸至所需簧距，取下彈簧，截去兩頭，在燒紅的鐵板上壓平兩頭。

3.回火：

 將彈簧放在鐵板上加熱至金黃色（350度），保持溫度數(shù)分鐘（注意加熱時(shí)，要不斷轉(zhuǎn)動(dòng)彈簧，使受熱均勻），然后放進(jìn)油或溫水中。

  壓縮彈簧對(duì)于循環(huán)按壓次數(shù)較多、工作在變應(yīng)力下的重要彈簧，還應(yīng)該進(jìn)一步對(duì)疲勞強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算。如果變應(yīng)力的循環(huán)次數(shù) N 10 3 ，或應(yīng)力變化幅度不大時(shí)，應(yīng)進(jìn)行靜強(qiáng)度驗(yàn)算。如果上述兩種情況不

受變載荷螺旋彈簧的疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算

       對(duì)于循環(huán)次數(shù)較多、工作在變應(yīng)力下的重要彈簧，還應(yīng)該進(jìn)一步對(duì)疲勞強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算。如果變應(yīng)力的循環(huán)次數(shù)N≤103，或應(yīng)力變化幅度不大時(shí)，應(yīng)進(jìn)行靜強(qiáng)度驗(yàn)算。如果上述兩種情況不能明確區(qū)分時(shí)，則應(yīng)同時(shí)進(jìn)行這兩種強(qiáng)度的驗(yàn)算。