弹簧设计计算软件.xls

1、弹弹簧簧材材料料及及许许用用应应力力表11-1-2类别序号材料牌号弹簧许用切应力许用弯曲应力p,MpaBP,Mpa类类类类类钢丝1碳素弹簧钢丝B、C、D级2特殊用途弹簧钢丝甲、乙、丙365Mn460Si2Mn560Si2MnA660Si2CrA770Si3MnA865Si2MnWA5607459319311167960Si2CrA1050CrA1130W4CrVA不锈钢丝121Cr18Ni9324432540540677131Cr18Ni9Ti142Cr18Ni9154Cr1344258873573592016Cr17Ni7Al47162778578598117Cr15Ni7MoAl18Ni3

2、6CrTiAl44258873573592019Ni42CrTi41255068768786220Co40CrNiMo5006668348341000剪切弹性模量弹性模量推荐硬度 推荐使用特性及用途范围温度G,GpaE，GpaHRC78.519747524025071.5193-25030075.521548534030073.5183-30075.5197-4025065.6186-6010076.519740400弹弹簧簧材材料料及及许许用用应应力力安全阀参数必要输入项调整输入项可选输入项一一、单单位位换换数数说说明明：PSI-磅/平方英寸(压差),lb-磅,in2-平方英寸,m2-平方米

3、，cm2-平方厘米1m2=10000 cm2=1550 in2,1kgf=2.2046 lb1 PSI=0.070308 kgf/cm2=0.006895 Mpa1 kgf/cm2=0.098067 Mpa=0.098067 N/mm2=14.22313 PSI二二、油油泵泵额额定定参参数数：工作油压：3.17 kgf/cm2=0.310871 Mpa=0.310871 N/mm2=最大油压下限：4.9 kgf/cm2=0.480526 Mpa=0.480526 N/mm2=最大油压上限：5.6 kgf/cm2=0.549172 Mpa=0.549172 N/mm2=释放油压下限(最小负荷P1

4、)：7.9 kgf/cm2=0.774725 Mpa=0.774725 N/mm2=释放油压上限(最大负荷Pn)：8.3 kgf/cm2=0.813952 Mpa=0.813952 N/mm2=三三、安安全全阀阀几几何何参参数数：安全阀入油口直径：2.5 mm，阀口截面积=4.906 mm2安全阀弹簧安装入阀腔内的安装高度：8mm(即为：最小工作负荷P1下的高度H1=H0-F1)安全阀弹簧工作时，开口量(压缩长度)：0.5mm(即为：最大工作负荷Pn下的高度Hn=H0-F1)四四、受受力力分分析析：1.安全阀安装在泵头位置时:安全阀弹簧安装入阀腔内，在安装长度下所受开启载荷：3.8 N(即为：

5、最小工作负荷P1)安全阀弹簧安装入阀腔内，在开口量下所受工作载荷：4 N(即为：最大工作负荷Pn)2.1.安全阀安装在后部泵盖位置时:（P-20与流道压比量：0.844、=4/5油泵释放油压下的所受载荷）安全阀弹簧安装入阀腔内，在安装长度下所受开启载荷(=0.844油泵释放油压下的所受载荷):3.2 N(即为：最小工作负荷P1)安全阀弹簧安装入阀腔内，在安装长度下所受工作载荷：3.4 N(即为：最大工作负荷Pn)2.2.安全阀安装在后部泵盖位置时:（P-42与流道压比量：0.855、=4/5油泵释放油压下的所受载荷）安全阀弹簧安装入阀腔内，在安装长度下所受开启载荷(=0.855油泵释放油压下的

6、所受载荷):3.2 N(即为：最小工作负荷P1)安全阀弹簧安装入阀腔内，在安装长度下所受工作载荷：3.4 N(即为：最大工作负荷Pn)2.3.安全阀安装在后部泵盖位置时:（P-09与流道压比量：0.946、=4/5油泵释放油压下的所受载荷）安全阀弹簧安装入阀腔内，在安装长度下所受开启载荷(=0.946油泵释放油压下的所受载荷):3.6 N(即为：最小工作负荷P1)安全阀弹簧安装入阀腔内，在安装长度下所受工作载荷：3.8 N(即为：最大工作负荷Pn)45.08733 PSI69.69335 PSI79.64954 PSI112.3627 PSI118.052 PSI(即为：最小工作负荷P1下的高

7、度H1=H0-F1)(即为：最大工作负荷Pn下的高度Hn=H0-F1)(即为：最小工作负荷P1)(即为：最大工作负荷Pn)2.1.安全阀安装在后部泵盖位置时:（P-20与流道压比量：0.844、=4/5油泵释放油压下的所受载荷）安全阀弹簧安装入阀腔内，在安装长度下所受开启载荷(=0.844油泵释放油压下的所受载荷):(即为：最小工作负荷P1)(即为：最大工作负荷Pn)2.2.安全阀安装在后部泵盖位置时:（P-42与流道压比量：0.855、=4/5油泵释放油压下的所受载荷）安全阀弹簧安装入阀腔内，在安装长度下所受开启载荷(=0.855油泵释放油压下的所受载荷):(即为：最小工作负荷P1)(即为：

8、最大工作负荷Pn)2.3.安全阀安装在后部泵盖位置时:（P-09与流道压比量：0.946、=4/5油泵释放油压下的所受载荷）安全阀弹簧安装入阀腔内，在安装长度下所受开启载荷(=0.946油泵释放油压下的所受载荷):(即为：最小工作负荷P1)(即为：最大工作负荷Pn)圆柱螺旋压缩弹簧计算一一、工工作作参参数数：最大工作负荷Pn=4 N最小工作负荷P1=3.8 N弹簧在阀腔内安装高度h=8.6 mm由最小工作负荷P1到最大工作负荷Pn时，可调的工作行程h=0.3 mm说明：工作行程h即是安全阀打开区间F1-Fn之间的行程。F1-Fn为安全阀打开的最小力与最大力。二二、选选材材：不锈钢：Ni42Cr

9、Ti计算时按类弹簧考虑。查表11-1-2,得：p=412 Mpa=412 N/mm2G=61 Gpa=61000 N/mm2*通过P-13安全阀弹簧实际测量计算，G调整取：61，理论值为：65.6三三、查查表表6-1,初初选选旋旋绕绕比比C=C=6曲度系数K=(4*C-1)/(4*C-4)+(0.615/C)=1.25四四、计计算算簧簧丝丝直直径径：d1.6*(Pn*K*C)/p)(1/2)=0.432 mm调整取d=0.4 mm五五、中中径径：内径=2.6 mm外径=D2=C*d=2.4 mm调整取D2=3 mm六六、工工作作圈圈数数：初算最大工作负荷下的变形Fn=Pn/P=6 mm初算n=

10、(G*d4*Fn)/(8*Pn*D23)=10.8 圈调整取n=10.5 mm七七、有有关关几几何何参参数数：初算节距t=d+(Fn/n)=1 mm，一般取t=(D/3D/2)调整取t=1.23 mm端部并紧不磨平，取支承圈n2=1 圈即为了使弹簧受力后变形均匀,弹簧两端尖端处最好错位180度,推荐n0以0.5为尾数.总圈数n1=n+2*n2=12.5 圈自由高度H0=n*t+3*d=14.1 mm并紧高度Hb=(n+3)*d=5.4 mm螺旋角=arctag(t/(3.14*D2)=0.13 弧度=7.45 度，推荐a=(69度)展开长度L=l*n1=(3.14*D2)2+t2)(1/2)*

11、n1=118.7 mm八八、验验算算稳稳定定性性：高径比b=H0/D2=4.7 Pn，基本满足要求。二二、材材料料工工作作极极限限负负荷荷Pj:Pj:Pj=(3.14*d3)/(8*K*D2)*s=3.45 NPn，基本满足要求。三三、弹弹簧簧刚刚度度：弹簧要求刚度P=(Pn-P1)/h=0.666667 N/mm弹簧理论刚度P=(G*d4)/(8*D23*n)=0.69 N/mmP=P与要求刚度接近，符合要求。四四、校校核核计计算算工工作作极极限限和和压压并并应应力力：j=b=K*(8*Pb*D2)/(3.14*(d3)=895.7 N/mm2按类弹簧考虑时，s=1.25*p=515 N/m

12、m2，所以j=P与要求刚度接近，符合要求。1098765432100123456mm圆锥形螺旋弹簧计算原始条件弹簧类型：等节距圆锥弹簧弹簧丝直径d=6 mm大圈半径R2=30 mm小圈半径R1=20 mm节距t=11.5 mm接触前弹簧刚度P=24.5 N/mm支承圈数：ns1=1 圈ns2=1 圈一、选材：不锈钢：1Cr18Ni9Ti计算时按类弹簧考虑。查表11-1-2,得：p=661.5 Mpa=661.5 N/mm2G=78.5 Gpa=78500 N/mm2j=1.12*p=740.9 Mpa查表6-1,初选旋绕比C=10曲度系数K=(4*C-1)/(4*C-4)+(0.615/C)=

13、1.14二、参数计算序号项目单位数据公式1有效圈数n圈4n=(G*d4)/(16*P*(R22+R12)*(R2+R1)2压并时圈间中心高度dmm5.45d=d*(1-(R2-R1)/n*d)2)(1/2)3弹簧圈开始接触时的负荷PZN356.2PZ=(G*d4)/(64*R23)*(t-d)4弹簧圈开始接触时的变形FZmm14.6FZ=(n/(R2-R1)*(16*PZ)/(G*d4)*(R24-R14)5弹簧圈开始接触时的应力ZMpa287.4Z=K*(16*R2)/(*d3)*PZ6弹簧圈完全压并时的负荷PbN1202.15 Pb=(G*d4)/(64*R13)*(t-d)7弹簧圈完全压

14、并时的变形Fbmm24.2Fb=n*(t-d)8弹簧圈完全压并时的应力bMpa646.6b=K*(16*R1)/(*d3)*Pb9总圈数n1圈6n1=n+ns1+ns210第n圈的平均半径Rmm27.5n=111R25n=212R22.5n=313R20n=414第n圈的高度Hnmm11.5n=115Hn23n=216Hn34.5n=317Hn46n=418有效圈数n时高度Hnmm46Hn=t*n=Hn19自由高度H0mm55H0=Hn+1.5*d20最大半径侧支承圈半径R2mm31.27R2=R2+(ns2*d*(R2-R1)/(Hn2+(R2-R1)2)(1/2)21最小半径侧支承圈半径R

15、1mm18.7R1=R1-(ns1*d*(R2-R1)/(Hn2+(R2-R1)2)(1/2)22展开长度Lmm942L=n1*(R2+R1)负荷-变形曲线25201510500200400600800100012001400变形 F（mm）负荷 P（N）负荷-应力曲线100080060040020000200400600800100012001400应力 （Mpa）负荷 P（N）备注因R2-R1=10 n*d=0p=661.5 Mpa因R2-R1=10 n*d=因R2-R1=10 n*d=Mn合理8公式BP=0.625*bj=1.12*pK=(4*C-1)/(4*C-4)+(0.615/C)d=(10*Mn*K)/p)(1/3)=Mn=(d3*p)/(10*K)n=*Mnj=*Mj=(3667*D)/(E*d4)=n/Mnl=(*D)2*t2)(1/2)*Dn=(E*d4*n)/(3667*Mn*D)=n/n=Mj=(d3*BP)/(10*K)M1=1/(*n)j=*n*Mj1=n-=*n*M1H0=n*t+钩环轴向尺寸a=arctg(t/(*D)L=n*l+钩环展开尺寸