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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。! r" A) w* n: B: P
# D9 _- m$ f3 H0 R* }5 S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。) ?# k) j+ P7 f1 ~8 Q5 G5 l8 W" [
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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。
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1、几何尺寸0 k0 Y! V3 r0 @0 K
d为钢丝的直径' m4 r+ M/ y0 t9 U; D
D2为弹簧的中径: F1 r. L; \9 q
D为弹簧的外径" g% B, }2 n$ O: y# ^# R* g
C:弹簧的旋绕比,其值为D2/d
0 T+ w9 U* p( ?( bn为有效圈数
( d5 O5 r* N, R$ C; h& Z4 On0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); b4 n+ N( y" @* p0 b( C
λ为工作行程
2 |" V& A% J ] N, g& Ct为弹簧节距,其值为d+λ/n+0.1d' A0 g, `# n `, m8 n
δ为钢丝间距,值为t-d I f2 W% }( J" y1 s
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
/ o" C( g! x- k4 }ɑ为螺旋角,值为arctan(t/πD2)% Q! ^( F! n+ e. _
L钢丝的总长,为(πD2 n0)/cosɑ,我这只取压缩弹簧
- x6 [9 | w+ g5 w8 {$ V; g0 o0 s0 n, Z% }% [
2、强度计算$ `2 C& S% n0 F( {& e. `* e
切应力τ=K8F D2/πd3. e+ W+ z6 f5 |( H: g; D
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。0 P+ ^) P% Z7 P# @9 I4 V+ ~
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。
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. R6 Y7 X6 d4 ^4 m9 L/ {* s3、我的part的使用说明。. g$ k# I7 l/ S* v: G r
A, 点“再生”重新生成PART
$ s' B3 i! I; q- A7 b# [2 cB, 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。+ T3 v2 y. h. ?( |2 j% q" ~2 a
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
( i) `- _# x* U有效圈数 5.909091e+00 L$ Q; }; S3 v; m9 ~
弹力 3.178640e+00
; o$ o- B( \: i7 m3 N. S切应力 4.027747e+02 - v& d6 W% Z }' ^& P9 @# d7 f; r
通过与材料的屈服极限可验证静强度。
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