计算流程

(1)确定弹簧的载荷类型、选择材料、查得许用应力[τ],初步确定材料直径d

(2)在C = 4 ~ 8 范围内初定C值

(3)计算材料直径,根据国标选取系列值,并与前面初定值进行比较,确定是否要重新假设材料直径d

(4)由D = Cd 计算中径D

(5)计算弹簧有效圈数n

(6)计算其他尺寸并校核稳定性、自振频率等

计算公式

(1)弹簧负载

$$
F = \frac{Gd^{4}}{8D^{3}n}f
$$

(2)弹簧变形量

$$
f = \frac{8D^{3}n}{Gd^{4}}F
$$

(3)弹簧刚度

$$
F' = \frac{F}{f} = \frac{Gd^{4}}{8D^{3}n}
$$

(4)弹簧切应力

$$
\tau = K\frac{8DF}{\pi d^{3}}
$$

$$
\tau = K\frac{Gdf}{\pi D^{2}n}
$$

式中,K为曲度系数,计算公式为:

$$
K = \frac{4C-1}{4C-4} + \frac{0.615}{C}
$$

静载荷时,一般取K = 1,当弹簧应力高时,亦考虑K值。

弹簧材料直径:

$$
d\ge \sqrt[3]{\frac{8KDF}{\pi[\tau ]} } 或 d\ge \sqrt{\frac{8KCF}{\pi[\tau ]} }
$$

式中,[τ]为根据上述的设计情况确定的许用切应力。

(5)弹簧中径

$$
D = Cd
$$

(6)弹簧有效圈数
$$
n = \frac{Gd^{4}}{8D^{3}F}f
$$

(7)变形能
$$
U = \frac{1}{2}Ff
$$

(8)自振频率
$$
f_{e} = \frac{3.56d}{nD^{2}}\sqrt{\frac{G}{\rho}}
$$

(9)弹簧特性

弹簧特性

(10)实验负载Fs

为测定弹簧特性时,弹簧允许承受的最大载荷,计算:
$$
F_{s} = \frac{\pi d^{3}}{8D} \tau _{s}
$$
ts为实验切应力。

(11)压并载荷Fb

为弹簧压并时的理论负荷,对应的压并量为fb

(12)螺旋角

$$
\alpha = arctan\frac{p}{\pi D_{2} }
$$

D2为外径。


在GB/T23935-2009中,有一个例题:

例设计YI阀门弹簧,要求弹簧外径D2≤34.8mm,阀门关闭时H1=43mm,负荷F1=270N,阀门全开时,H2=32mm,负荷F2=540N,最高工作频
率25Hz,循环次数N>107次。

GB/T23935-2009

电脑端可以显示:

GBT23935-2009在线下载(点击此处)


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最后修改:2022 年 03 月 19 日
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