20.1.3 Проектирование пружины сжатия

Алгоритм проектирования пружины для указанной нагрузки, материала и сборочных размеров пружины:

1. Проверяются входные значения, после чего они рассчитываются

2. Подбираются диаметр проволоки и количество витков таким образом, чтобы удовлетворить условиям прочности и геометрии после расчета диаметра и длины свободной пружины. Если в спецификации для значения диаметра пружины задан предел, то это условие также учитывается при проектировании пружины. В противном случае пределы диаметра пружины определяются максимальным и минимальным допустимым диаметром проволоки, заданным в выше упомянутых условиях геометрии.

3. Во время подбора программа выполняет расчет, шаг за шагом, от малого к большому, диаметров всех пружинных проволок, которые соответствуют условиям прочности и геометрии. Если удовлетворяются все условия, процесс подбора завершается с выбранными значениями, независимо от других соответствующих диаметров пружинных проволок. Это значит, что программа пытается рассчитать конструкцию пружины с минимальным диаметром проволоки и наименьшим количеством витков.

Алгоритм проектирования пружины для указанной нагрузки, материала и диаметра пружины

1. Проверяются расчетные входные значения.

2. Подбираются диаметр проволоки, количество витков, длина свободной пружины и сборочные размеры таким образом, чтобы удовлетворить упомянутым выше условиям прочности и геометрии. Если в спецификации указаны сборочные размеры L₁ или L₈ или для значения рабочего отклонения установлен предел, то это условие также учитывается при проектировании пружины. В противном случае пределы сборочных размеров и длины свободной пружины определяются максимальным и минимальным допустимым диаметром проволоки, заданным в выше упомянутых условиях геометрии.

3. Программа пытается рассчитать оптимальную конструкцию пружины для указанного диаметра проволоки по формуле , где τ₈=0,85τ_A., F₈-рабочая сила в полностью нагруженной пружине [МПа], к_Вт - поправочный коэффициент Wahl, ₈-напряжение при кручении материала полностью нагруженной пружины [МПа], _A-допустимое напряжение при кручении материала пружины [МПа]

4. Если для этого диаметра проволоки не удается подобрать подходящую комбинацию размеров пружины, программа продолжает расчет всех диаметров пружинных проволок, которые соответствуют условиям прочности и геометрии, испытываются в восходящем порядке. Выполняется проверка подходящих витков, которые занесены под номерами в таблицу, на соответствие конструкции пружины условиям. В этом случае процесс подбора завершается с выбранными значениями, независимо от других соответствующих диаметров пружинных проволок. На этом этапе программа пытается рассчитать конструкцию пружины с минимальным диаметром проволоки и наименьшим количеством витков.

Алгоритм проектирования пружины для указанной максимальной рабочей силы, материала, сборочных размеров и диаметра пружины

1. При расчете сначала проверяются входные значения, после чего они рассчитываются.

2. Диаметр проволоки, количество витков, длина свободной пружины и минимальная рабочая сила F₁ подбираются таким образом, чтобы удовлетворить упомянутым выше условиям прочности и геометрии.

3. Программа пытается рассчитать оптимальную конструкцию пружины для диаметра по формуле , где ₈ = 0,85 _A.

4. Если для этого диаметра проволоки не удается подобрать подходящую комбинацию размеров пружины, программа продолжает расчет всех диаметров пружинных проволок, которые соответствуют условиям прочности и геометрии, испытываются в восходящем порядке. Выполняется проверка подходящих витков, которые занесены под номерами в таблицу, на соответствие конструкции пружины всем условиям. В этом случае процесс подбора завершается с выбранными значениями, независимо от других соответствующих диаметров пружинных проволок. На этом этапе программа пытается рассчитать конструкцию пружины с минимальным диаметром проволоки и наименьшим количеством витков.

Входные данные: макс. рабочая сила F8 = 1200 Н, длина предварительно нагруженной пружины L1=80 мм, рабочий ход: H=5 мм, средний диаметр D = 25 мм, направление спирали - вправо, количество конечных витков nz = 2, материал проволоки пружины - закаленная проволочная углеродистая сталь, коэффициент запаса прочности на пределе усталости k_f=1.2, коэффициент использования материала u_s = 0.9.

1. В диалоговом окне ускорителя проектирования:

   1. в панели инструментов выбрать Стандарты/ISO

   2. дважды щелкнуть на Пружина сжатия

2. В диалоговом окне Настройка уровня выбрать уровень Эксперт и нажать Далее

3. В окне Вид соединения:

   1. в окне Необязательные проверочные расчеты выбрать опции Проверка изгиба и Проверка усталостного нагружения

   2. в окне Расчет прочности пружины выбрать Проектирование пружины сжатия

   3. в окне Тип проекта выбрать F8, D, размеры изделия ––> d, L0, n, F1

   4. в окне Ввод сборочных размеров выбрать H, L1 ––> L8

4. В зонах диалогового окна генератора:

   1. Нагрузка пружины ввести значение Макс. рабочая сила = 1200.

   2. Размеры пружины ввести Средний диаметр = 25.

   3. Витки пружины указать Конечные витки = 2 и выбрать Направление спирали = вправо.

   4. Усталостное нагружение ввести Коэффициент запаса прочности = 1,2.

   5. Тип пружины и сборочные размеры выбрать Способ установки - торец пруж. параллельно земле, ввести значения Длина предварительно нагруженной пружины = 80 и Рабочий ход = 5.

   6. Материал пружины выбрать Закаленную проволочную углеродистую сталь и ввести Коэффициент использования материала = 0,9.

5. Нажать на Рассчитать, чтобы выполнить расчет

6. Нажать на Готово, чтобы открыть диалоговое окно вставки

7. В диалоговом окне выбрать вид и нажать Создать с целью вставки пружины сжатия в Inventor.