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1、-第 1 页圆柱螺旋弹簧设圆柱螺旋弹簧设计计算计计算-第 2 页圆柱螺旋弹簧设计计算圆柱螺旋弹簧设计计算一弹簧的参数名称及代号一弹簧的参数名称及代号GB/T 1239.6-93二基本计算公式弹簧的强度和变形的基本计算公式1材料切应力：PdckPdD2388.2.弹簧变形量：PGdncPGdnDF343883.弹簧的刚度：ncGDnDGdFPP434884.弹簧变形量：222FDPFU参数名称代号单位参数名称代号单位材料直径dmm工作负荷下变形量F1、2、3nmm弹簧中径D试验负荷下变形量Fs弹簧内径D1试验负荷下的高度Hs弹簧外径D2工作扭转变形角n、321rad(度)导杆直径D自由角度度oo
2、,自由长度、高度Ho试验扭距下的扭转变形量度ss,工作长度、高度H1、2、3n材料切变模量GN/mm2试验负荷下的高度Hs材料弹性模量E压并高度Hb材料抗垃强度b工作行程h初切应力0材料展开长度L材料切应力节距t许用切应力间距试验切应力s有效圈数n圈材料弯曲应力总圈数n1许用弯曲应力支承圈数n2试验弯曲应力s螺旋角a度弹簧刚度PN/mm工作负荷P1,2,3nN弹簧变形能UN*mm初拉力P0曲度系数K试验负荷Ps旋绕比CC=D/d压并负荷Pb弹簧高径比bb=H0/d工件扭距M1、2、3nN*mm试验扭距Ms-第 3 页5弹簧材料直径：6.1KPCd 6.弹簧的中径：D=Cd7.弹簧的有效圈数：P
3、cGDPDFGdn434888.曲度系数：cccK615.044149弹簧特性：为了保证指定的负荷，弹簧变形量应在试验负荷下变形量 Fs 的20%80%之间：0.2FsF1，2，3n0.8Fs10.在特殊需要保证刚度时，其刚度按试验负荷下变形量 Fs 的 30%70%之间，由两负荷点的负荷差之比来确定：1212FFPPP，11试验负荷 Ps 为测定弹簧特性时，弹簧允许承受的最大负荷，其值可按其曲度系数 K=1，导出：sDdPs83式中s 为试验切应力，其最大值取表 3 和表 4 中的类负荷下的许用切应力值。12压并负荷 Pb 为弹簧压并时的理论负荷，对应的压并变量为 Fb。切变模量 G值按弹簧
4、常用材料表查取，当工作温度超过 60 度时，就对常温下的 G 值进行修正：Gt=KtG。Kt 温度修正系数表温度修正系数表料材工作温度，摄氏度60150200250Kt铬钒钢1096095094硅锰钢1099098098不锈钢1095094092青铜109509409213.弹簧中径：2)(21DDD14 弹簧内径：D1=Dd15.弹簧外径：D2=D+da当弹簧两端固定时，从自由高度到并紧时，中径增大为：DDdtD)05.0(222b 当弹簧与支承座可以自由回转而摩擦力比较小时，中径增大为：16弹簧的旋绕比：c=D/d=422,其荐用值根据材料直径在表中选取；-第 4 页d,mm0.20.40
5、.51.01.12.22.56.07.01618C714512510494841617总圈数：n1=n+n2。其尾数应为 1/4，1/2，3/4 或整圈，荐用 1/2 圈；18弹簧自由高度 H，公式见下表：总圈数 n1,圈自由高度 Ho,mm端部结构型式n+1.5nt+d两端圈磨平n+2nt+1.5dn+2.5nt+2dn+2nt+3d两端圈不磨平n+2.5nt+3.5d19工作高度：H1，2，3n=HoF1,2,3n20试验高度 Hs 为对应于试验负荷 Ps 下的高度：Hs=HoFs。21压并高度 Hb 原则上不规定，当需要规定压并高度时，对端面磨削约 3/4 圈的弹簧，其最大值为：Hb=n
6、1*dmax。对端面不磨削的弹簧，其最大值为：Hb=(n1+1.5)dmax。22弹簧节距：t=d+Fn/n+1=（0.280.25）D。1 称为余隙，是在最大工作负荷 Pn 作用下，有效圈相互之间应保留的间隙，一般取为10.1d23节距 t 自由高度 Ho 之间的近似关系式见下表：总圈数 n1，圈节距 t,mm端部结构型式n+1.5(Hod)/n两端圈磨平n+2(Ho1.5d)/n-第 5 页n+2.5(Ho2d)/nn+2(Ho3d)/n两端圈不磨n+2.5(Ho3.5d)/n24间距：=td25螺旋角：Dtaarctan26弹簧材料展开长度：11cosDnDnL材料切变模量 G，单位 N
7、/mm2,以下是部分材料切变模量：不锈钢丝：71103硅青铜线：41103锡青铜线：40103铍青铜线：44103热轧弹簧钢：78103其余：79103-第 6 页O 形密封圈安装用三槽尺寸（静密封）形密封圈安装用三槽尺寸（静密封）mm断面沟槽内切圆压缩率（dod2）/dox100%S2S1doS1AS2dS3108.004.00.7851.31.000.8450.76223.80%0.061.209.005.01.1311.605.001.2800.93721.92%0.1491.510.006.01.76721.002.0001.17221.87%0.233*1.92.8352.61.00
8、3.3801.5231.82219.84%0.5452.451.003.0011.4351.61724.47%0.166*2.44.5243.21.005.1201.8752.76121.88%0.5963.11.004.8051.8162.59024.33%0.281*3.17.5484.22.008.8202.4604.75320.65%1.272415.0082.43424.42%0.452*3.59.6214.725.0011.0452.7535.95321.34%1.424*4.616.61963.00183.5159.70423.59%1.381*5.725.5187.63.0028.8804.45215.56721.89%3.362*8.658.08811.54.0066.1256.73735.64721.66%8.037注：打“*”行为机械设计手册中的数据S=d2/4=0.7854d2AtgAd5858.05.22*2