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以下附件来自网络流传的PROE零件库(包括螺丝,法兰,齿轮等)中的压缩弹簧,经本人略作修改而成。未作严格测试,请斟酌下载。另,感谢原作者,虽然已经找不到为何人也。) ?) Y- b$ ~& ]2 N1 ~
' d9 ]% K' Z2 e
压缩弹簧的应用非常的广泛。本文无意在弹簧的设计各方面都作深入的分析,而是结合proe中的参数化设计,谈谈弹簧设计时如何更快捷、简便。/ W8 f) o4 p0 Y
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弹簧相关的资料的简单介绍,不清楚的请参阅专业书籍。1 n5 A+ _4 b) c% S/ J- {
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1、几何尺寸 [* f! ?3 K# k4 R
d为钢丝的直径
4 J! n9 w. N* k* R1 a6 ?D2为弹簧的中径1 D2 W J$ r8 G9 E8 O4 |$ c8 ?
D为弹簧的外径
W! q( A+ w# n; J+ b0 UC:弹簧的旋绕比,其值为D2/d
- z( t1 j L! [0 }8 Zn为有效圈数
2 {; [. P' `8 K; Wn0有为总圈数,其值为n+2(3/4~5/4),我这part档里取值为n+2(对于小直径的冷卷簧)
1 p* X! F( K% Eλ为工作行程- f: d5 J; A& {
t为弹簧节距,其值为d+λ/n+0.1d5 t4 b7 J, l( \, \
δ为钢丝间距,值为t-d
9 d, I- I8 i% @8 z8 q) ^% z+ YH0为弹簧的自由长度,值为nδ+( n0-0.5)d,我这取两端并紧磨平
2 i6 A' K5 w+ E; O# r$ qɑ为螺旋角,值为arctan(t/πD2)
: ]& S" ~4 @4 c( ~2 eL钢丝的总长,为(πD2 n0)/cosɑ,我这只取压缩弹簧
* h4 p, \9 y" ~* f
% z. Q$ h; ]+ j5 \' |7 e( ]7 F2、强度计算
: H( G6 ~# X; [2 a切应力τ=K8F D2/πd37 m" t% J/ a) `
K=0.615/C+(4C-1)/(4C-4),于是,用此切应力对比与材料的屈服极限即可验证静强度。关于疲劳强度的验算,请参看书籍,不赘述。) n' @2 w2 _5 }* b) D
工作行程λ可以这样求:8nFC3/Gd,其中G为切变模量。根据这个公式,我们可得出压缩量与F(弹力)、钢丝直径、旋绕比、有效圈数等的关系。
# g, l9 e" u, G
; R8 T, W0 U5 m- P1 H9 u3、我的part的使用说明。' L- h" ]; C J7 I( W g. g
A, 点“再生”重新生成PART
+ y6 f! V* [7 fB, 会出现提示,输入,钢丝直径,外径,工作行程,长度(非材料长度)。为什么要这样设定?我是基于这样的考虑,从上面的知识和公式,我们可以知道,丝径与旋绕比与压缩量与总长与有效圈数都是很有关系的。但我们在实践中,一般就只要知道,压缩量与总长,丝径与外径就大致了解一个弹簧是什么样了。根据实际,一般我们要估计丝径与外径(请按公式或参看其他资料),然后呢,要根据自己的弹簧应用的场合的力学需要,来选压缩量和长度,当然也可自己先估计压缩与总长,再反推出力的大小。总之,弹簧相关的参数是互相依存的,我在这里把有效圈数不作为输入,但是在信息下拉菜单里可以自己调出,作为参考。F以及τ亦作如此处理。这样,大家,输入参数后,生成的part里可以验算出你的设计是否合适,如不行,可再改,直到OK。5 I4 j/ x8 T- t" i
C, 举例,默认的状态下钢丝0.5,外径6,压缩5,总长9mm,模量80000Mpa,在proe的“信息”下拉菜单里点击“关系和参数”可看到如下些参数
5 D2 S! g5 z% R- T9 v! S5 \有效圈数 5.909091e+00 4 j p4 w( u T6 `4 Z5 M7 ^
弹力 3.178640e+00
' U# U+ J/ Q" n x! Z9 ^, h切应力 4.027747e+02 , d$ M4 _/ B- t+ m
通过与材料的屈服极限可验证静强度。 8 M7 |1 g' Z$ w( o ^
/ B# J, D$ J3 A, h
# P3 [1 u# P( Z: I7 V7 v) ~5 b: `3 {2 l; x, n
3 U6 W; [: q1 H2 s0 F1 K% P- l2 @! U- }4 `* Z2 G
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press-spring.prt.rar
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