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世。不久,根據(jù)這一原理制作的專供鐘表使用的彈簧也被胡克本人發(fā)明出來。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題的一個(gè)可行方案。實(shí)際問題中,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類工作,要求彈簧外徑不超過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。
濟(jì)南中創(chuàng)工業(yè)測(cè)試系統(tǒng)有限公司:http://jnzcgy.jdzj.com/