彈簧很早很早之前就有應(yīng)用了，古代的弓和弩就是兩種廣義上的彈簧。彈簧嚴(yán)格意義上的彈簧發(fā)明家應(yīng)該是英國(guó)的科學(xué)家胡克(RobertHooke)，雖然那時(shí)螺旋壓縮彈簧已經(jīng)出現(xiàn)并廣泛使用，但胡克提出了“胡克定律”——彈簧的伸長(zhǎng)量與所受的力的大小成正比，正是根據(jù)這一原理，1776年，使用螺旋壓縮彈簧的彈簧秤問(wèn)世。不久，根據(jù)這一原理制作的專(zhuān)供鐘表使用的彈簧也被胡克本人發(fā)明出來(lái)。而符合“胡克定律”的彈簧才是真正意義上的彈簧。
拉力彈簧、壓力彈簧具體設(shè)計(jì)步驟為：先根據(jù)工作條件、要求等，試選彈簧材料、彈簧指數(shù)C。由于sb與d有關(guān)，所以往往還要事先假定彈簧絲的直徑d。接下來(lái)計(jì)算d、n的值及相應(yīng)的其它幾何尺寸，如果所得結(jié)果與設(shè)計(jì)條件不符合，以上過(guò)程要重復(fù)進(jìn)行。直到求得滿足所有約束條件的解即為本問(wèn)題的一個(gè)可行方案。實(shí)際問(wèn)題中，可行方案是不唯一的，往往需要從多個(gè)可行方案中求得較優(yōu)解。 彈簧設(shè)計(jì)的任務(wù)是要確定彈簧絲直徑d、工作圈數(shù)n以及其它幾何尺寸，使得能滿足強(qiáng)度約束、剛度約束及穩(wěn)定性約束條件，進(jìn)一步地還要求相應(yīng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)(如體積、重量、振動(dòng)穩(wěn)定性等)達(dá)到最好。
12-1設(shè)計(jì)一圓柱形螺旋壓縮彈簧，簧絲剖面為圓形。已知最小載荷Fmin=200N，最大載荷Fmax=500N，工作行程h=10mm，彈簧Ⅱ類(lèi)工作，要求彈簧外徑不超過(guò)28mm，端部并緊磨平。
解： 試算(一)：
(1)選擇彈簧材料和許用應(yīng)力。 選用C級(jí)碳素彈簧鋼絲。
根據(jù)外徑要求，初選C=7，由C=D2/d=(D-d)/d得d=3.5mm，由表1查得sb=1570MPa，由表2知：[t]=0.41sb=644MPa。
(2) 計(jì)算彈簧絲直徑d
由式 得K=1.21
由式 得d≥4.1mm
由此可知，d=3.5mm的初算值不滿足強(qiáng)度約束條件，應(yīng)重新計(jì)算。
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