CBZ 144-76圆柱螺旋弹簧的设计与计算

圆柱螺旋弹簧的设计与计算中华人民共和国第六机械工业部指导性技术文件级别I级注：①弹簧制造精度，根据具体工作情况选取。有些弹簧受力变形量偏差按I级，而其几何尺寸偏差可采用Ⅱ级，例如大稳定簧；有些弹簧几何尺寸偏差按I级，而其受力变形量偏差可采用Ⅱ级。例如离合器弹资。代号简图上上m₁-n=1.5圈，有效圈从圈算起圈算起，两尖端与邻圈贴共20页第2页CB/Z144-76代号简图压缩弹簧dlgdlgn₁-n=2.5圈，有效圈从匀磨至360°n₁-π=2圈，两端与邻匿拉伸弹簧扭转弹簧3.根据弹簧工作条件，按表3、表4选择弹簧材料和允许工作应力。CB/Z144-76共20页第3页硅青铜线QSi3-1锡青铜线QSn4-3,QSn6.5-0.1合金弹簧钢丝65Mn,65Si2MnWA,6簧4.弹簧的特性曲线与工作变形范围的确定(图1)。圆柱形等节距螺旋弹簧的特性曲线(受力变形曲线),理论上是一条直线，实际上这条曲线的起端和末端是非线性的。为了使弹簧可靠的工作在特性曲线的直线部分，最小工作变形应从全变形的20%选起，最大工作变形应选在全变形的80%之内，弹簧刚度应在全变形的30%～70%之间测量。图1弹簧特性曲线5.弹簧常用材料的特征和允许工作应力按表4。共20页第4页CB/Z144-76锡青铜锡青铜的允许极机械性能(kG/mm²)允许弯曲工作允许弯曲工作d作应力(r)级限限I级I级自-40自-40自-40自-40自-40自-40级特殊用途碳素弹0.2~特殊用途碳素弹0.2~0.14~1.0~1.0~0.5~0.2~0.1~0.1~性，价格贵硅青铜QSi3-1硅青铜QSi3-103~03~6.弹簧的旋绕比C(弹簧指数)与曲度系数K。(1)根据不同的金属丝直径，建议旋绕比C值按表5选取。特殊情况允许采用表5以外的C值，压缩弹簧的C值最小不应小于2.5,最大不应大于20,扭转弹簧的C值要大于或等于6,有初应力的拉伸弹簧C值的选择参考图2。共20页第5页图2初应力的可能范围(钢丝)(2)圆截面圆柱形螺旋弹簧的曲度系数K。压缩拉伸弹簧的曲度系数.扭转弹簧的曲度系数设计计算时，数值按表6选取(中间数值按插入法),或用以上公式计算。C3456789K7.受静动负荷弹簧计算之内容：受静负荷及有限作用次数交变负荷时，弹簧应进行静力计算和稳定性计算。受动负荷的弹簧不但要保证有足够的静载强度，而且必须保证弹簧工作圈内的最大应力不超过弹簧的允许疲劳极限。因此受动负荷的弹簧必须进行下列计算，并进行喷丸处理。(1)静力计算，其应力须进行修正。(4)必要时还须计算弹簧与其有关机构的共振。8.受静负荷弹簧的计算。(1)压缩、拉伸弹簧的代号及计算公式，见表7。名称式备注1d向上取2由空间位置确定3D由空间位置确定4名称备注5以考虑678允许极限负荷9允许扭转工作应力允许极限工作应力T力量t间距δn圈压缩弹簧支承圈圈n₂=2或2.5当d≤3时n₂=2.5圈螺旋角a度H圆周长HLLL=πD₂n+钩环展开长度续表7名称备注②QQC曲度系数K(纵横比)b一端固定时b<3.7;两端回转时b<2.6;临界挠曲负荷名称式备注1由工作条件确定2最大工作扭转角度由工作条件确定34C共20页第8页CB/Z144-76名称备注5曲度系数6d7D由工作条件确定89n圈hkGmm/度允许极限扭钜扭转角P度,,圈间距δt螺旋角a度自由长度(高度)HH=n·ô+(n+1)d+腿的轴向L腿展开长度9.弹簧的典型工作图如图4、5、6、7所示。压缩弹簧典型工作图(图4、图5)CB/Z144-76共20页第9页(2)工作圈数(n);(3)总圈数n₁(包括偏差);(4)展开长度(L);(5)表面处理；(6)热处理；(8)制造、试验与验收技术条件。拉伸弹簧典型工作图(图6)。(2)工作圈数(n);(3)总圈数n₁(包括偏差);(4)展开长度(L);(5)表面处理；(6)热处理；(8)制造、试验与验收技术条件。扭转弹簧典型工作图(图7)。(1)旋向；(6)其他；,,I对于重要的弹簧视其工作特点可确定试验负荷P₂,P,在P₁和P₂之间测定数点。对于一般的弹簧14.工作温度对弹簧性能的影响，设计在高温条件下工作的弹簧，应考或[r]下降约15%、G值下降约3%,对于青铜弹簧来说，下降尤为明显。名称备注12324σs查相应的材料标准56疲劳极限图表内弹簧工作循环角β度7劳强度)度8β>βr时弹簧疲劳安全系数9作应力作应力fnw·dw=ny·dy=H图1019.在图样明细表和其他技术资料中，名称栏内应顺次写出：弹簧名称、型式、精度等级、规格(金属丝直径、弹簧自由高度、弹簧工作圈数)作为弹簧的规定如Ⅱ级精度压缩弹簧，金属丝直径d=2mm,弹簧外径D=20.5mm,弹簧自由高度H=48mm,弹簧工作圈数n=8.5,则规定标记写成：弹簧Y₁2×20.5×48×8.520.保持弹簧良好表面状况和防止腐蚀，是保证弹簧使用寿命的重要措施，为此必须根据工作条件(1)对有防腐蚀要求的青铜丝、弹簧可用清漆覆盖表面。(2)用钢丝制的弹簧，都应进行表面处理。与海水接触的弹簧镀镉；在空气中工作的弹簧镀镉或镀锌；在油中工作的弹簧发蓝。推荐镀层厚度：当金属丝直径d≤1mm时，镀6～12微米，当金属丝直21.弹簧技术条件按CB861-76。(1)最大工作负荷P₂=9.5kG;(3)弹簧的外径D不大于15mm;(4)在海水中工作；(5)弹簧选用Ⅱ级(负荷均匀增加)。 (1)工作圈数n选n为8圈(2)压缩弹簧的支承圈n₂=2.5(3)弹簧总圈数n₁(4)最小工作负荷P₁(6)允许极限负荷P₃(8)弹簧刚度PH=δ+(n₁-0.5)d=2.28×8+(10.5-0.5)×2.2(7)制造精度为1级。查表6,K=1.270.5σ=83kG/mm²,o=1.25(1)弹簧指数C选为7,则由表6查K₁=1.13(3)中径D₂=dc=2.5×7=17.5mmD{=Di-d=17.25-2.5=14.75mm取腿的轴向长度=9×0.5+(9+1)×2.5+腿的轴向长度(17)螺旋角a(19)按照图7格式绘制工作图(略)。用车床绕簧，芯轴尺寸的选择可按下列经验公式选取。D=(u+D₀)D₁D₀根据料径和钢丝强度按下表选择：I班d0合金弹簧钢丝(需淬火):D₀=(u+0.01)D₁C<5时选用D₀根据料径按下表选择：QSi3-d0共20页第20页共20页第20页附录三弹簧的热处理用不同材料制造的弹簧，可按表1和表2进行热处理。1.用冷拉硬态线材绕制而成的弹簧。可按表1进行低温回火。温度(度)保温时间(分钟)水注：①用水冷