JB/T 7366-1994 骞抽潰娑″嵎寮圭哀璁捐璁＄畻

中华人民共和国机械行业标准JB/T7366-94平面涡卷弹簧设计计算1主题内容与适用范闸本标准规定了一般机械用平面涡卷弹簧的设计计算。本标准适用厂矩形截面材料,其厚度为0.5~41m,宽度为5~80mm的平面涡卷弹簧(以下简称弹簧)。木标准不适用于特殊性能的弹簧。2引用标准(迅B3525弹簧钢、工具钢冷轧钢带GB3530热处理弹簧钢带GB8708汽车车身附件用异形钢丝3弹簧的形式3.1平面涡卷弹簧按其簧圈接触与非接触分为非接触型平面涡卷弹簧(A型)和接触型平面涡卷弹簧B型),如图1B型图1平面涡卷弹簧的型式3.2非接触型平面涡卷弹簧,常用来产生反作用转矩,如电机电刷的压紧弹簧。接触型平面涡卷婵簧,常用作储子能量,如各种原动机构4弹簧的参数名称及代号弹簧的参数名称及代号见表1中华人民共和国机械工业部1994-07-26批准1995-07-01实施JB/T7366-94表1参数名称代号单位材料宽度接触型弹簧卷紧在芯轴上簧圈的外径d.芯轴直径接触型弹簧盒内径接触型弹簧末受外转矩时簧圈的内径材料弹性模量FN/mm材料厚度材料截面惯性矩材料工作圈展开长度芯轴上材料固定长度簧盒上材料固定长度材料展开总长度弹簧的工作转数转专弹簧自由状态下的圈数接触型弹簧未受转矩时的圈数接触型弹簧卷紧在芯轴上时的圈数非接触型弹簧的最大半径R非接触型弹簧的最小半径惮簧转矩弹簧最小输出转矩N·mr1弹簧最大输出转矩弹簧极限转矩抗弯截面模封T材料截面上的弯曲应力材料抗拉强度极限材料的屈服极限变形角radc)5材料5.1弹簧一般采用表2所列材料制造,也可按供需双方商定的其他材料制造。5.2材料的厚度尺寸系列见表3。5.3材料的宽度尺寸系列见表4。54材料的硬度和强度,表5所列为热处理弹簧钢带的硬度和强度。!JB/T7366-94表2标准号材料名称牌GB3525弹簧钢、工具钢冷轧钢带65Mn、50CrvA,60Si2MnA、60si2MnGB3530热处理弹簧钢带65Mn、T7A、T8A、T9A.60s2MnA、7 OSierGB8708汽车车身附件用异形钢丝65Mn、50CrVA表3nm0.50.550.600.700,800.901.001.101.20l,401.601.803.53.8表4nrIt14主十三12表5硬度抗拉强度钢带的强度级别HRC375~48540~481275~1600486~60048~551579~1863Ⅲ6001863注:①】级强度钢带厚度不大于1.0mm。分雨级强度钢带厚度不大于0,8mm。6弹簧的基本计算公式转矩T作用下的变形角按式(1)计算(1)转矩T作用下的工作转数按式(2)计算:转(2)转矩T作用下的强度按式(3)计算;σ=≤[oN/mm2………………………………(3)式中:-材料截面惯性矩,I=b2/12;z——材料抗弯截面模量,Z=bh2/6。7非接触型平面涡卷弹簧(A型)7.1非接触型弹簧的结构及特性7.1.1非接触型弹簧分外端固定(图2a)和外端回转(图2b)两种。712JB/T7366-94a外端固定b外端回转图2非接触型弹簧的外端固定形式7.1.2非接触型弹簧特性呈线性,见图3。图3非接触型弹簧的特性线7.2非接触型弹簧的设计计算非接触型弹簧的设计,一般给出承受转矩T的相应的变形角ψ根据工作条件选出较为合适的材料后进行有关参数的计算。所列强度和变形计算式以及它们的导出式多为近似式,计算结果与实际情况有一定的误差,尤其当弹簧圈数小于3时,误差更大。对于要求精度较高的弹簧,应进行试验修正。7.2.1弹簧的变形角ψ按式(4)计算:12K1T42K1[a]Eb2 Eh rad()………,,……,(4)式中:K1系数,外端固定时K1=1;外端回转时K1=1.25。7.2.2弹簧的刚度T”按式(5)计算:T Ehh eThφ12K42K1lL]N·mm/rad………………………(5)非接触型弹簧刚度较为稳定。7.2.3弹簧材料截面的厚度h按式(6)计算:h=6k27mr·······"·················式中:K2—系数,外端固定时K2=1;外端回转时K2=2。713JB/T7366-94所选h值应符合表3系列值设计时一般是根据安装空间的要求,由表4系列值选取宽度b值然后计算h值7.24弹簧的L作转数n按式(7)计算φ6KP"K12Ir Ehh转(7.2.5弹簧材料的工作长度l按式(8)计算Ehh中y丌Ebh2 n T Ehnnm……………(g12K, T 6KIT KILo7.2.6弹簧材料的展开长度L按式(9)计算:L=4+两端固定部分长度mm…〔9)7.2.7弹簧的节距!按式(10)计算:(R2-R)nrr…………………………………(10)7.2.8弹簧的内半径R1和外半径R按式(11)和式(12)计算:R1=(8~15)hrnn4、,垂B…(]1)R-R+n.mn·······.····(12)RI7.2.9弹簧的强度校验按式(13)计算6k2bh2=kK42≤N/mm2…………(13)7.3弹簧材料的许川应力弹簧材料的许用应力,可参照圆柱螺旋扭转弹簧的许用应力给值选取。对于碳素钢带和合金钢带,当转矩作用次数小于10时,取[]=0.80,大于10次时,取[o]=(0.60~0.80),大于1次时,取jσ-(0.50~0.60)di8接触型平面涡卷弹簧(B型)8.1接触型弹簧的结构及特性,见图4。D图4接触型弹簧的结构及特性71手JB/T7366-94图中AJ直线为弹簧的理论特性呈线性,BEF为输出转矩特性呈曲线。8.2接触型弹簧的设计计算接触型弹簧的设计计算,一般根据给出最大输出转矩T2以及相应的工作转数n,进行有关参数的选择和计算所列有关计算式多为近似式,结果与实际情况有一定的误差,对于精度要求较高的弹簧,应进行试验修正8.2.1弹簧的转矩参照图4。极限转矩T按式(14)计算:6bN·mm………………………:(14)最大输出转矩T2按式(15)计算12=K3)=K3。0N·mm…………………(15)最小输出转矩T按式(16)计算:1=(0.5~0.7)72=(0.5~0.7)kN·mnm…………………(16)式中:K3一固定系数,和外端固定形式有关,按表6查取表6固定形式铰式固定销式固定V型固定衬片固定0.65-0.700.72~C.780,80~0.85,90~0.958.2.2弹簧的转数与圈数参照图4。理论T作转数n按式(17)计算K.loEbh=丌五转…………………(17)白由状态下,弹簧的圈数n按式(18)计算4L五kolo十ai-c圈……………………(18)弹簧置于簧盒内,未加转矩状态下的圈数按式(19)计算:n1=2hD2-√D24h圈………………………………(19)弹簧卷紧在芯轴上的圈数按式(20)计算l4cha#-d1!圈………………弹簧的有效作转数按式(21)计算:n=K(n2-n1)转………………………………(21)式中:K{—有效系数,其值可根据d/h,在图5中查取。1JB/T7366—940901).70图5有效系数K8.2.3弹簧材料截面的厚度材料截面的厚度h按式(22)计算hK,bamm…………………………(22)设计时,般先根据安装空间的要求选取宽度b值,然后计算h值。最后所选的h和b值,应符合表3和表4系列值8.2.4弹簧的芯轴和簧盒直径芯轴直径按式(23)计算:d1≥(15~25)hmm………………………………………(23)弹簧卷紧在芯轴上的外径按式(24)计算4thdIIm··(24簧盒内径按式(25)计算55hnm弹簧松卷时簧圈内径按式(26)计算:AZhnIn8.25弹簧材料的展开长度工作部分材料展开长度按式(27)计算:lK3材料展开长度按式(28)计算L=I+l+lD(28)式中:la固定于芯轴上的长度,般取l=(1~1.5)xd1;lb—固定于簧盒上的长度,般取b=0.8rd1。设计时,一般可取l/h=3000~7000最大不得超过15000。8.3弹簧材料材料可参照表2选取,也可按设计要求选用其他材料。8.4弹簧的端部固定型式弹簧的内端和外端固定型式,见表8和表JB/T7366-94表8式应用范围这种固定型式适用于具有大芯轴直径的弹簧这种固定型式适用于材料较厚的弹簧这种固定型式是将芯轴表面制成螺旋线形状,用弯钩将弹簧端部加以固定。适用于重要和精密机构中的弹簧这种固定型式简单,适用于不太重要机构中的弹簧。销子端将使弹簧材料产生较大应力集中JB/T7366-94表9式应用范围这种固定型式圈间摩擦较大,使输出转矩降低很多,且刚度不稳,不适用于精密和特别重要机构中的弹簧这种固定型式图间序擦较铰式固定为低,适用于较大寸的弹簧这种固定型式的结构简单,适用于尺寸较小的弹簧。在弯曲处容易断裂这种固定型式是在端部铆接一衬片.将付片两侧的两个凸耳分别插入盒底和盒盖的长方形孔中,由于衬片可在方孔中进行径向移动,从而卷紧时减少了圈间摩擦,具有较为稳定的刚度,是较为合理的种固定型式JB/T7366…94附录A设计華例参考件)1例题设计平衡用平面涡卷弹簧,承受的转矩=38.3N·m,变形角=31.5rad,允许安装宽度h5(mm,外端为固定式。要求使寿命大于105作用次。此弹簧的作用较为重要。A2题解A2.1弹簧材料和许用应力根据表2选用I级强度热处理钢带。再由表5可取硬度40~48HRC,抗拉强度=1300N/mm2。按7.3条可知,使用寿命大于10作用次时,其许用应力[d]=(0.5~0.6)0=(0.5~0.6)X1300=650~780N/mm2;根据其重要程度取d]-73(N/mm2A2.2弹簧材料的截面尺小按要求在表4选取材料宽度b=50mm,另一方面由于弹簧要求外端定则系数K2=1。由式(6)得材料厚度h=/6K7,1×3830050×730≈2.5mm符合表3系列值。A2.3弹簧的工作长度由于外端固定,取K1-1,按式(8)得长度EM3y200000×50×2.53×31.5l2×1×3830010710mm12K1TA2.4弹簧的几何参数弹簧圈的内半径按式(11)计算:R1=(8~15h=(8~15)×2.5=20~37.5mm取R1=30mm弹簧圈的外半径按式(12)计算:Ry不,≈2×107031.530=65mm取R=65mm弹簧的节距技式(10)计算r(R2-R1)丌(6502-302)3.7mm10710取t=124mm。弹簧自由状态下的圈数按式(12)计算R-R1650-305圈弹簧材料的展开长度按式(9)计算。两端各取固定部分长度145mm,则L-{+两端固定部分长度=10710+2×145-11o00mrA2.5弹簧的工作图JB/T7366-943。36±l.8145〈退火长退火长〕4650±19.5展开长11000中10技术要求1.材料:I级强度热处理钢带,42~45HR2.弹簧自由状态下的工作圈数n=5士0.25圈3.弹簧平面度公差≤2mm4弹簣各圈应过渡均匀,不允许有明显的凹凸波浪形状。5.弹簧表面应光滑,侧面锐角倒棱不允许有明显的毛刺缺陷。6.弹簧表面处理,氧化发票。图720JB/T7366-94附录设计举例(参考件)B1例题设计一储能用接触型平面涡卷弹簧,要求最小输出转矩T1=900N·mm,最大输出转矩Tl800N·mm,有效工作转数n=8转。材料为级热处理弹簧钢带,其硬度不小于48~53HRC,外端为V型固定。B2题解根据材料硬度53HRC,由表5查得材料抗拉强度σ=1569N/mm2。按外端为V型固定,由表6查得系数K3=0.85。选取d1/h-30,由图5可查得系数K4=0.8。B21弹簧的极限转矩由式(15)可得:1800K0.85=2118N·mmB2.2弹簧材料的截面尺寸由表4选取材料宽度b=14mm,将有关参数代入式(22)可得材料厚度:2118o√i4×15690.71:按表3系列值取h=0.8mmB2.3弹簧材料的展开长度由式(27)可得材料工作部分展开长度开Bn=×20600×0,8X8=3654mKRK0.84×1芯轴固定部分长度,按d=30h≈25mm,可得l4=1.2rd1=1.2π×25≈9mm。簧盒固定部分长度可取lD=0.8丌d1=0.87材料的固定长度L=l+la+lb=3654+95+63=3812mmB2.4弹簧芯轴和簧盒直径已知芯轴d1=25mm,由式(25)可得簧盒内径D2=√2.551+d=√2.55×3654×0.8+252=898mm取D2=85mm。B2.5弹簧的圈数和转数,自由状态下的圈数由式(18)计算:1/4h+d-d12×0.84×3654×0.84+25-251-985×38654×1569206000×0.816.2圈弹簧卷紧在芯轴上的圈数由式(20)计算:+i-d3654×0.8JB/T7366-9425.6圈弹簧未受外加转矩时的图数由式(19)计算D2-/D4cht J2×0.885a-4×861圈弹簧的有效工作转数:n=K3(m2-n1)=0.84×(25.6-16.1)=8转此值符合要求。B2.6弹簧的工作图Tt=180n=25,6技术要求材料为I级强度热处理钢带,48~2.弹簧自由状态圈数,m=16.2囫。弹簧的有效工作转数n=8转4.弹簧材料的展开长度,L=3812mm5,表面处理;氧化后涂防锈油。图B附加说明本标准由机械工业部机械标准化研究所提出并归口本标准由机械工业部机械标准化研究所负责起草。本标准主要起草人姜膚、张英会、万桂香、李亚青、舒荣福。