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圆柱压缩螺旋弹簧负荷特性分析

时间:2013-04-21 09:38来源:弹簧网 作者:www.zhaotanhuang.com 点击:
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[导读] 1.不规定载荷偏差的情形 如果弹簧工作圈上只标明弹簧的几何尺寸偏差,并不要求载荷公差的具体范围,其偏差可根据式(5-3)计算。例如,某弹簧,d=2.O0.02mm,D2=200.24mm,n=80.25,Ho=6

  1.不规定载荷偏差的情形
  
  如果弹簧工作圈上只标明弹簧的几何尺寸偏差,并不要求载荷公差的具体范围,其偏差可根据式(5-3)计算。例如,某弹簧,d=2.O±0.02mm,D2=20±0.24mm,n=8±0.25,Ho=60±1mm,弹簧在最大工作载荷P2下的高度H2=25mm,则△P2/P2为:
圆柱压缩螺旋弹簧负荷特性分析  
  如图5-2所示,仅给定几何参数偏差时,弹簧的载荷变化在ABCD的阴影区内。AD=Ho最大-Ho最小,CD为最大刚度P'最大线,AB为最小刚度P'最小线,它们各自与水平轴的夹角β的正切等于相应的刚度。即:
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  这种情形的负荷特性最简单,作图时,只要确定Ho最大、Ho最小、P2最大、P2最小、四点就可以作出最大刚度线和最小刚度线。作首批试验时,根据相应的几何参数偏差,弹簧载荷大小将在此阴影区确定的范围内。
  
  2.考核一点载荷P2不规定自由长度偏差的情形
  
  如图5-3所示,考核一点载荷P2,不规定自由长度偏差时的载荷变化与自由长度偏差的分析方法如下:
  
  1)作出在给定工作高度(Hz)下的允许最大载荷P2最大和最小载菏p2最小,按式(5—6)、式(5-7)计算出最大刚度P'最大和最小刚度P'最小。
  
  2)计算可能的最大变形F最大和最小变形F最小。
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  3)计算最大和最小自由长度Ho最大、Ho最小:
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  将相应的点连成直线,则得到在最小工作高度以前,弹簧载荷的变化范围(图5-3中的I区)。
  
  4)压缩到H2后的载荷变化范围是分别过P2最大及P2最小点,以P'最大及P'最小为斜率作直线,得到图5-3所示的Ⅱ区,延长后交于M点。
  
  如果交点M位于水平轴的下方,就说明弹簧长度有调整余地,在制造过程中不需要特殊措施就能使载荷达到要求。但是,如果M点位于水平轴上或高于水平轴,则在弹簧制造过程中,即使严格控制弹簧长度的工艺公差,也不能同时充分利用材料直径、弹簧直径和有效圈数的公差。
  
  3.考核一点载荷P2,规定长度偏差的情形
  
  精度要求很高的弹簧,常常在规定给定工作高度下的载荷偏差的同时,连要规定自由长度的偏差。在这种情形下,弹簧的负荷特性分析如图5-4所示。
  
  1)连接P2最大Ho最小、P2最小Ho最大,得到弹簧变形到H2这一阶段的载荷变化范围(图5一4中的I区)。
  
  2)连接P2最大Ho最小、P2最小Ho最大,如果它们的的斜率在P'最大与P'最小之间,则由它们限定的区域(图5-4中的Ⅱ区)为压缩到H2以后的载荷变化范围。
  
  3)充分利用弹簧几何参数公差时,弹簧的载荷P2可能达到的值P'2和P''2分别为:
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  P'2和P''2也可分别由Ho最小、Ho最大点,用P'最小、P'最大作斜率画直线,与H2的交点即为对应的载荷可能极限值。如果它们与水平轴的夹角与上述I区(见图5-4)对应的两条直线与水平轴旧夹角不同时,那未,载荷的变化就限定在I区确定的范围内。这也表明在弹簧制造中,不可能充分利用弹簧几何参数的公差,这种公差带可利用的百分比,由粗实线所围成区域的面积与点划线所围成区域的面积的比表示。
  
  4.考核两点载荷P1和P2,不规定弹簧长度的偏差
  
  GB1239-76指出,当规定指定高度下的两点或两点以上的载荷时,弹簧的自由长度不予考核。这种情况下,可保证弹簧工作变形时各点载荷。载荷与自由长度的变化范围见图5-5。
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  1)连接P2最小P1最小、P2最大P1最大得到载荷限定区域Ⅱ。
  
  2)计算相对最大刚度和最小刚度的可能极限载荷P'和P''2。
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  3)在图5-5上,过P1最小和P1最大点,以P'最小、P'最大为斜率作直线,也在Ⅱ区的上下得出P''2点和P'2点。
  
  4)连接P2最小P1最小、P2最大P1最小,如果它们的斜率不大于P'最大和不小于P'最下,则将得到相应的限定区域I和Ⅲ。如果其中一条直线或两条直线不满足上述条件,则区域I和Ⅲ将由最大或最小刚度线之一,或全部由最大和最小刚度线来限定。

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