5)根据变形条件求出弹簧工作圈数。
由(3-7)式计算:==12.4;
按机械设计手册表30·2-2圆整为n=12.5;,
6)求出弹簧的尺寸D1、D2 、H0,并检查是否符合安装要求。
弹簧内径D1=D-d=45-4=41mm:
弹簧外径D2=D+d=45+4=51mm;
弹簧自由高度=90mm;
符合安装尺寸要求。
2.1.4压缩弹簧性能校核
1)弹簧特性校核
实验载荷==547.4N;
实验变形量=547.4/8.11=67.5mm;
=300/8.11=37mm;
弹簧特性应满足:
0.2*67.5≤37≤0.8*67.5;
2)弹簧稳定性检验
对于高径比较大的压缩弹簧,轴向载荷达到一定值会产生侧向弯曲面,从而失去稳定性。为保证使用稳定,高径比(b=H0/D)应根据弹簧固定方式验算。
a)对两端固定,b应小于等于5.3;
b)对于一端固定,一端回转,b应小于等于3.7;
c)对于两端回转,b应小于2.6。
为保证弹簧特性,弹簧高径比应大于0.4。如若不能满足要求,且结构受限制,应当在弹簧内设置导杆或导套。
该弹簧的高径比b=H0/D=90/45=2,可以采用两端回转的固定方式。
3.1.5
通过计算可得该压缩弹簧的材料及尺寸如下:
材料及许用应力 尺寸(mm)
材料 许用应力 钢丝直径 弹簧中径 安装高度 自由高度 节距
碳素弹簧钢丝Ⅲ类 G=78.5GPa
τp=470.7MPa d=4 D=45 H=53 H0=90 P=7.2
3.2法兰联接螺栓的强度计算
3.2.1已知条件
螺栓规格:M20×80;粗牙螺纹、性能等级8.8级,σs=640MPa; σb =800MPa ;
外螺纹小径d1=17.294mm;
外螺纹中径d2=18.376mm;
计算直径d3=d1-h/6=16.933mm;
螺纹原始三角形高度h==2.165mm;
螺纹原始三角形根部厚度b=P=2.5mm ;
螺栓轴向力F0=13490.296N;
3.2.2操作状态下螺栓的强度计算
螺栓危险应力截面面积=225.194mm2
螺栓除受轴向力F0的拉伸而产生拉伸应力外,还受螺纹摩擦力矩T1的扭转而产生扭切应力,使螺栓处于拉伸和扭转的复合应力状态下。