圆钢丝圆柱螺旋弹簧设计计算例题 第二节 例题 1) 圆钢丝圆柱螺旋压缩弹簧设计计算例题 例 1： 设计一结构型式为 YＩ的阀门弹簧，要求弹簧外径 D2≤34.8mm, 阀门关闭时 H1=43mm，负荷 F1=270N，阀门全开时， H2=32mm，负荷 F2=540N，最高工作频率 25Hz， 循环次数 N＞107次。 一、题解分析 大家知道，合理设计弹簧的条件是 — 弹簧所承受的最大工作应力不超过弹簧材料在相应工作状 态下的许用应力即： ][ 8 3 max max d DKF . . . . . . （1） 本例给出了的 2F 就是上式中的最大工作负荷 m axF ，根据所给出弹簧外径范围可以拟定出具体弹簧 外径值，显然在上式中 K、D 均与钢丝直径 d 是 有关的变量，同时我们知道材料的许用应力与材料的 抗拉强度有关， 而材料的抗拉强度随钢丝直径不同而变化。 由此可见， 钢丝直径是
螺旋弹簧冷绕成形过程中的各种参数对弹簧回弹量影响很大。通过对螺旋弹簧冷绕成形及回弹过程的分析,基于大型非线性有限元分析软件ABAQUS 6.8,建立了螺旋弹簧冷绕成形及回弹的有限元计算模型。计算了成形过程中不同张力大小、不同芯轴直径与簧丝直径的比值及不同绕簧节距对弹簧回弹量的影响和回弹后弹簧中径各节点位移的变化。仿真分析表明张力大小对回弹影响很大,张力越大,成形过程中簧丝的内应力越稳定且内应力也越大,簧丝截面内塑性区域所占比重越大,回弹量越小;当簧丝直径一定时,芯轴直径越大,即芯轴直径与簧丝直径的比值越大,回弹量越大;当芯轴直径一定时,簧丝直径越小,横截面的内应力越大,回弹量越小;绕簧节距越大,簧丝内应力越不稳定,平均内应力越小,回弹量越大也越不稳定;回弹后弹簧中径和节距显著增大,弹簧应力由卡盘连接处开始慢慢减小。
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