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[分享] 圆柱压缩弹簧的设计浅议(附PROE参数PART档)

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发表于 2010-9-29 14:04 | 显示全部楼层 |阅读模式
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。- K5 T1 l" i. _) V, |/ Q

/ u& C3 k! t- H0 z& r1 o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。1 Y6 b" u- I+ L

# ^4 X+ j/ B; w% C) l, [- {" k弹簧相关的资料的简单介绍,不清楚的请参阅专业书籍。
: F8 ]4 E  s' Z( ?4 Z9 G/ s4 I7 O0 u3 f+ N# P. q' I- K8 O
1、几何尺寸5 M! T* w. T! |$ d$ |4 {# B
d为钢丝的直径
1 g( J% b3 y" p1 @3 HD2为弹簧的中径
% g1 `: o- A  xD为弹簧的外径, C* I; T9 C6 F. a( L/ d* y
C:弹簧的旋绕比,其值为D2/d
% Z- |. ~1 l& Y% xn为有效圈数+ o+ d# d: S% t( Y
n0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)' U' Z1 h1 ~2 Z& a
λ为工作行程+ c) }& ~; h- J0 q* `
t为弹簧节距,其值为d+λ/n+0.1d
  D7 j$ Q, Q) r( ?. _6 wδ为钢丝间距,值为t-d4 T% Y3 Z0 W: t$ n
H0为弹簧的自由长度,值为nδ+( n0-0.5)d,我这取两端并紧磨平8 D9 @. l0 k+ w1 V
ɑ为螺旋角,值为arctan(t/πD2)2 C1 E! {9 s& S8 x
L钢丝的总长,为(πD2 n0)/cosɑ,我这只取压缩弹簧1 }7 T+ o: C% H
4 C. Z6 v6 V+ F% R  Z
2、强度计算' T. o# d  M: ^0 x" F
切应力τ=K8F D2/πd3
( W' x: u6 L5 ?$ b, jK=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。
/ H: D, g5 p  p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。
- u; J, Z% i) u2 `9 L/ `
; b* `4 Y" K* U# f, M+ z3、我的part的使用说明。# M3 W8 m- `) p( m$ v% {& Z5 d6 t
A,        点“再生”重新生成PART: {; j3 G, A- U5 Y0 v
B,        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。& W) D7 }$ e3 z9 _
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
# a$ m5 h3 g1 ~* V2 }& X有效圈数                      5.909091e+00      
& W3 G  h- g; p% j' {弹力                        3.178640e+00       " p6 W. R% V) }& G7 P
切应力                       4.027747e+02      
$ u/ S! C) r: [% o5 e通过与材料的屈服极限可验证静强度。 4 b9 L7 w) ~! e  M# b- ]
* \4 _2 G. b: v  E
  S/ D1 V3 U8 T/ A- C! c; v7 h7 z$ I

) A* w& Q4 [; N( I: ?5 v# a! _, F& r4 }; A
! Y, Z+ t: |6 }% i" ?% ]" s2 z

8 Q/ ~- x3 o  P; o2 c1 J0 m8 v
$ X/ Z6 a2 |1 O$ E) c  ^5 k$ f4 X5 Q8 n8 }

9 L# e, x6 w0 b/ U! D press-spring.prt.rar (12.31 KB, 下载次数: 126)
发表于 2011-4-13 11:02 | 显示全部楼层
好东西,学习学习
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发表于 2012-4-1 09:02 | 显示全部楼层
好文档,感谢楼主!
) B1 S: H7 N* h- s
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发表于 2012-4-4 08:54 | 显示全部楼层
每个人都有一首属于自己的歌,不是因为歌的旋律有多动听或歌词写的有多美,而是因为这首歌在说着你的故事!
2 C6 u/ r, P" J6 z  U* k8 A5 H3 E. q/ U$ G* b2 E' ^; X
嘎嘎/ `" i; `$ a6 u8 M" P5 x( ^
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发表于 2014-10-18 11:48 | 显示全部楼层
好东西,学习学习,感谢楼主!! q, D; H3 \! U$ e  r- {8 X( ]
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发表于 2014-12-26 14:20 | 显示全部楼层
好东西,学习学习,感谢楼主!
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