JBT 3338.2-1993 液压件圆柱螺旋压缩弹簧 设计计算.pdf

J 26 JB/T 3338.2－－1993 液压件圆柱螺旋压缩弹簧 设 计 计 算 1993-05-07 发布1994-01-01 实施 中华人民共和国机械工业部 发 布 1 1 主题内容与适用范围 本标准规定了液压件用圆截面圆柱螺旋压缩弹簧（简称液压件弹簧）的设计计算。 本标准适用于材料直径不大于 10 mm、旋绕比一般不小于 3、有效圈数一般不小于 2 圈的等节距 液压件弹簧的设计计算。 2 引用标准 GB 2271阀门用油淬火–回火铬钒合金弹簧钢丝 GB 3123硅青铜线 GB 4357碳素弹簧钢丝 GB 4358琴钢丝 GB 4361油淬火–回火硅锰合金弹簧钢丝 GB 5218硅锰弹簧钢丝 GB 5219铬钒弹簧钢丝 JB/T 3338.1液压件圆柱螺旋压缩弹簧技术条件 YB（T） 11弹簧用不锈钢丝 3 弹簧的参数、代号及单位 弹簧的参数、代号及单位见 JB/T 3338.1 表 1。 4 液压件弹簧的典型工况 液压件弹簧的典型工况见 JB/T 3338.1 表 2。 5 设计依据 a. 弹簧工况（类、组） ； b. 负荷性质； c. 最大工作负荷 P2； d. 刚度 P′ ； e. 允许的安装空间； f. 工作环境； g. 寿命要求； h. 其他。 机械工业部 1993-05-07 批准 中 华 人 民 共 和 国 机 械 行 业 标 准 液压件圆柱螺旋压缩弹簧 设 计 计 算 JB/T 3338.2－－1993 代替 JB 333883 1994-01-01 实施 JB/T 3338.2－－1993 2 6 设计计算公式 6. 1 材料切应力τ的计算公式 P D KC P D KD 23 88 ππ τ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（1） 式中曲度系数 K 由下式计算 C . C C K 6150 44 14 − − ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（2） 在用式（1）计算压并切应力τ b、试验切应力τs及甲类弹簧工作切应力时，曲度系数 K 值等于 1， 计算乙、丙类弹簧的工作切应力时，曲度系数 K 按式（2）计算。 6. 2 弹簧变形量 F 的计算公式 P Gd nC P Gd nD F 3 4 3 8 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（3） 6. 3 弹簧刚度 P′ 的计算公式 nC Gd F P P 3 8 ′⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（4） 6. 4 单圈弹簧刚度 P′ d的计算公式 3 8C Gd PnPd′′⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（5） 7 弹簧设计基本程序 7. 1 确定弹簧所属类、组 根据弹簧的使用场合及液压件弹簧典型工况分析，确定弹簧所属类、组。 7. 2 确定弹簧的负荷性质、最大工作负荷 P2及刚度 P′ 。 7. 2. 1 弹簧负荷性质的确定 a. 甲类弹簧属Ⅲ类； b. 乙、丙类弹簧属Ⅰ类或Ⅱ类。 7. 2. 2 甲类弹簧的刚度 P′ 甲类弹簧已知最大工作负荷 P2及变形量 F2，可按式（4）计算其刚度 P′ 。 7. 2. 3 乙类弹簧的刚度 P′ 乙类弹簧已知两点负荷 P1、P2及变形量ΔF，可按下式计算其刚度 F PP P ∆ 12− ′⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（6） 7. 2. 4 丙类弹簧的刚度及最大工作负荷 P2 丙类弹簧已知在负荷差ΔP 下的变形量ΔF，可按下式计算其刚度 P′ F P P ∆ ∆ ′⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（7） 其最大工作负荷 P2由下式计算 P2（3.54）ΔP ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（8） 7. 3 材料、许用切应力及切变模量的选择 材料、许用切应力[τ]及切变模量 G 按表 1 选用。 JB/T 3338.2－－1993 3 表 1 材料名称组、类别 切变模量 G N/mm2 许用切应力[τ] N/mm2 推荐使用场合 B 级 C 级 碳素弹簧钢丝 （GB 4357） D 级 G1 组 G2 组 琴钢丝 （GB 4358） F 组 78400 甲类弹簧选用 C 级、D 级、G2组； 乙、丙类弹簧选用 C 级、D 级、G1 组 阀门用油淬火回火铬钒合金弹簧钢丝 （GB 2271） 按图 1 选取 铬钒弹簧钢丝 （GB 5219） 硅锰弹簧钢丝 （GB 5219） 740 油淬火回火硅锰合金弹簧钢丝 （GB 4361） 78400 见材料标准 [τ]0.55σb 当有特殊要求时才选用 弹簧用不锈钢丝 [YB（T） 11] 71540 见材料标准 [τ]0.45σb 当需要耐腐蚀或在高、低温条件 下工作时选用 硅青铜线 （GB 3123） 40180 见材料标准 [τ]0.4σb 当需要有较高的耐腐蚀或在防磁 条件下工作时选用 注σb取下限值。 7. 4 压并切应力τ b的选取 a. 当τ b[τ]时，设计最为合理，弹簧压至任意高度时均不产生永久变形； b. 当τ b（11.25）[τ]时，所设计的弹簧应进行强压处理后无永久变形，且其结构尺寸较小； c. 当τ b＞（11.25）[τ]时，在图样上应规定试验高度 Hs和试验负荷 Ps，该负荷决定于试验切应 力τ s，应取τs（11.25）[τ]，该弹簧只要压缩高度大于试验高度就不会产生永久变形。 7. 5 最大工作切应力τ 2的选取 a. 甲类弹簧因长时间在高应力、高温度下工作，其工作温度可达 80℃，取τ 2≤0.6τb； b. 乙、丙类弹簧要求工作寿命达 108次以上，取最大工作切应力τ 2（0.60.7）τb。 7. 6 压并高度 Hb与最大压并高度 Hb max 对两端并紧并磨平的弹簧，其理论压并高度 Hb按下式计算 Hb（n1–0.5）d⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（9） 压并高度 Hb的实际值与材料直径 d、总圈数 n1偏差及端部的磨削量有关，一般均大于理论值，因 此规定凡考核压并高度的弹簧应在图样上注明其值不大于 Hbmax。其值由下式计算 Hbmaxn1dmax⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ （10） 7. 7 弹簧直径注法及装配间隙的确定 液压件弹簧在液压件中应精确定位。 安装在孔中的弹簧应标注外径，反之则标注内径。弹簧座柱与弹簧内径之间最小间隙不小于 0.2 mm。弹簧座孔与弹簧外径之间的间隙取决于弹簧压并时外径的增大量ΔD2，取最小间隙为ΔD2。 ΔD2按下式计算 JB/T 3338.2－－1993 4 20 10 ∆ 2 d.tdt D . D−−⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ （11） 7. 8 基本参数的设计计算 7. 8. 1 主要设计参数 d、D 和 n 的计算 7. 8. 1. 1 用公式直接设计计算 利用切应力及变形量计算公式（1） 、 （3）进行参数计算，但两个方程式不可能得到三个未知数（d、 D、n）的定解，还应有其他的约束条件才能最后确定，通常是按安装空间情况来确定这三个主要参数， 因此通常需进行多次反复试算。 7. 8. 1. 2 利用 Pk曲线的设计计算 a. 已知弹簧的最大工作负荷 P2及刚度 P′ ，按表 1 或图 1 确定选用材料及其许用切应力[τ]。但碳 素弹簧钢丝、琴钢丝及油淬火阀门弹簧钢丝的许用切应力[τ]与材料直径 d 有关，这就应初选一个材料 直径 d 以确定许用切应力[τ]，待最后决定直径 d 后再修正许用切应力[τ]。 b. 按 7.5 条确定最大工作切应力τ2。 c. 按下式计算 Pk值 1000 2 2 k τ P P⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ （12） 在附录 A（补充件）的 Pk曲线图上可找到或用插入法找到该 Pk值的等值曲线，在这条曲线上对 应着很多组材料直径 d、旋绕比 C，与单圈刚度 P′ d的组合，由旋绕比 C 可得弹簧中径 D，由单圈刚度 P′ d可得有效圈数 n。材料直径 d 与旋绕比 C 的组合由小变大，弹簧外形变化的规律是由细长变为短粗， 然后根据弹簧安装空间条件从中选取一组合适的参数，可减少反复计算。 7. 8. 2 确定弹簧自由高度 H0 按下式计算压并负荷 Pb b 2 b 8 τ π C d P ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ （13） 按下式计算全变形量 Fb b 3 b 8 P Gd nC F ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ （14） 按下式计算压并高度 Hb（支承圈 nz以 2 圈计） Hb（n1.5）d⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ （15） 则 H0FbHb⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ （16） 如自由高度过大，可取 τ b（11.25）[τ] τ 2（0.60.7）τb（0.60.7） （11.25）[τ] 重新按 7.8.1 条计算弹簧的三个主要参数，H0可以缩小。 7. 8. 3 确认计算 在确定了主要参数及自由高度之后，进行最后的确认计算，根据需要可按表 2 进行。 表 2 序号参数名称代号单位计算公式备 注 1曲度系数K C . C C K 6150 44 14 − − 2弹簧中径DmmDCd JB/T 3338.2－－1993 5 续表 2 序号参数名称代号单位计算公式备 注 3弹簧外径D2mmD2Dd 4弹簧内径D1mmD1D–d 5总 圈 数n1圈n1nnz 此处 n 经圆整。建议尾数取 0.25，0.5，0.75 圈或整圈 6弹簧刚度P′N/mm nC Gd P 3 8 ′ 与设计要求有些变化 7压并负荷PbN b 2 b 8 τ π C d P 理论值 8压并变形量FbmmFbPb/P′ 9压并高度HbmmHb（n1–0.5）d 10自由高度H0mmH0HbFb 应作适当圆整。Pb会变化 11节 距tmmd n F t b 12工作高度HmmH1（H1.5、P2）H0– P PPP . ′ 2511 、 已知 P 时的 H 13工作负荷PNP1（P1.5、P2）[H0–H1（H1.5、H2）] P′ 已知 H 时的 P 14压并切应力τ b N/mm2 2 8 d C b π τ（H0–Hb）P′ 甲类弹簧 22 8 d C π τP2 乙、丙类弹簧 15工作切应力τN/mm2 τ 1（τ1.5、τ2）2 8 d KC π P1（P1.5、P2） 16最大压并高度HbmaxmmHbmaxn1dmax 必须要考核 Hb时，用比值 17高 径 比bbH0/D 18展开长度Lmm α π cos 1 Dn L α螺旋角 19弹簧重量WkgL d W 4 2 π ρ ρ材料密度 20弹簧自振频率f1/sf 3.56105 2 D d π 21外径增大量ΔD2mmΔD2 D .10 （t–d t–0.2d） JB/T 3338.2－－1993 6 7. 9 弹簧的疲劳强度及稳定性校核 在需要校核弹簧的疲劳强度、稳定性及共振时，按 GB/T 1239.6 进行。 7. 10 立定处理 立定处理是将热处理后的弹簧，经数次短暂压缩以达到自由高度稳定为主要目的的一种工艺方法。 一般压并切应力为τ b为（0.81）倍的许用切应力[τ]时，制造厂均要采用立定处理，在工作图样上不 必标注这一要求。 7. 11 强压处理的选用 强压处理是将弹簧压缩至使其材料表层应力超过弹性极限的状态下，保持一定时间以达到强化或 稳定尺寸的一种工艺方法。也可以用几十次短暂压缩代替长时间保压。因此强压处理的弹簧必定是压 并切应力τ b大于许用切应力[τ]。 7. 12 喷丸处理的选用 喷丸处理可以适当提高承受Ⅰ、Ⅱ类负荷弹簧的疲劳寿命，当材料直径 d 小于 1.8 mm 或间距δ 小于 1.2 mm 的弹簧一般不进行喷丸。硅青铜线的弹簧不喷丸。 7. 13 弹簧端部结构 弹簧端部结构采用两端面并紧并磨平，表面粗糙度的要求为 ，支承圈数 nz不得少于 2 圈，端面 倒角可根据产品定位需要确定，并在圈样上注明。 7. 14 绘制弹簧工作图样 图样格式参照 JB/T 3338.1 附录 A（补充件） 。 JB/T 3338.2－－1993 7 附 录 A （补充件） Pk曲线图 图 A1 Pk曲线图 JB/T 3338.2－－1993 8 Pk曲线图是根据式（1）取切应力τ为 1000 N/mm2时 P 等于 Pk及式（5）绘制的。 此图横坐标为材料直径 d，纵坐标为旋绕比 C，图中粗实线的曲线为不同 Pk值的 Pk曲线族，粗虚 线的曲线为不同单圈刚度 P′ d值的 P′d曲线族。 在坐标图平面上任意一点对应四个参数，即材料直径 d、旋绕比 C、Pk及单圈度 P′ d，代表了一个 单圈弹簧的几何尺寸及性能，只要已知其中两个参数就可以确定另两个参数。任何一个有效圈数为 n 的弹簧可以理解为 n 个相同单圈弹簧的串联，在某一条等 Pk值曲线上的任意一点对应的材料直径 d 与 旋绕比 C 所构成的弹簧，当负荷 P 为该 Pk时弹簧的切应力正好是 1000 N/mm2，而等 Pk曲线上所对应 的单圈刚度 P′ k值是不等的，随旋绕比 C 值的取大而变小，在要求弹簧的刚度 P′ 一定时，则弹簧的有 效圈数 n 也会由多变少。 利用此图可以帮助简化弹簧设计，也可对现有弹簧进行切应力及刚度的快速核验。 JB/T 3338.2－－1993 9 附 录 B B1 调压弹簧 设计溢流阀三个压力级的先导阀调压弹簧。工况负荷如图 B1 所示，导阀阀芯为锥形，弹簧安装 在弹簧座上的柱径 Dx为 5.6 mm，安装空间高度 H 为 34 mm，注脚 A、B、C 分别代表三个级别的调 压弹簧。 图 B1 从 JB/T 3338.1 典型工况分类可知该弹簧属甲类Ⅰ组，负荷性质属Ⅲ类，取弹簧内径 D1为 60.2 mm，自由高度 H0应为 33.50.5 mm。 B1. 1 材料选择及其许用切应力[τ] 根据负荷性质选用 GB 4357 碳素弹簧钢丝 D 级，该材料的许用切应力[τ]与材料直径有关，根据 已知负荷条件估计材料直径大约在 23 mm 之间，暂取许用切应力[τ]为 850 N/mm2。 B1. 2 工作切应力τ 2的选取及 Pk值的确定 取τ 20.6[τ]510 N/mm 2 则1000 2 A2 kA τ P P253 N 1000 2 B2 kB τ P P490 N 1000 2 C2 kC τ P P888 N B1. 3 弹簧主要参数的选择及初步计算弹簧内径 D1为 60.2 mm，则 1 1 d D C 可在 Pk曲线图上作等内径条件的曲线，与 PkA、PkB、PkC值的等值曲线有三个交点，该交点不可能正 好在材料系列直径上，可沿等内径曲线向右取最近一个材料的系列直径值。取到如表 B1 所列数据， （参考件） 液压件弹簧设计计算举例 JB/T 3338.2－－1993 10 并进行初步计算。 表 B1 代号单 位公 式ABC备 注 dmm1.82.22.8 CCD/d4.333.733.143 DmmDD1d7.88.28.8 查 Pk曲线图确定 查 Pk曲线图或按公式计算 P′ d N/mmP′ dGd/8C 3 216.8416.4884 取 G78400 N/mm2 （n）圈nP′ d/P′ 10.19.156.24计算值 n圈经圆整10.59.56.5确认值 P′N/mmP′ P′ d/n 20.643.8136设计取值 n1圈n1nnz12.511.58.5取 nz2 HbmmHb（n1–0.5）d21.624.222.4 [τ]N/mm2950900860查图 1 得 PbN b 2 b 8 τ π CK d P 279.1458.6842.4取τ b [τ]，K1 时的计算值 FbmmFbPb/P′13.510.476.19 （H0）mm（H0）HbFb35.134.728.6计算值 弹簧 C 增加节距 取ΔHH0–（H 04.9H0mm设计取值33.533.533.5 取 HsHbΔH27.3 初步计算结果可以看到弹簧 C 应增加自由高度，因此应规定试验高度 Hs值，并应在工作图样上 注明“不允许压过 27.3 mm” 。 B1. 4 最后的确认计算及绘图 按表 2 进行确认计算，结果填在工作图样表格中，并绘制如图 B2、图 B3、图 B4 所示的图样，由 于 C 级弹簧是加大了节距，在图样上必须标出 Hs、Ps值。 JB/T 3338.2－－1993 11 其余 甲类Ⅰ组弹簧工况及设计计算数据 序号代号数据单 位 1C4.33 2K 3G78400N/mm2 4[τ]950N/mm2 5D7.8 6τ1 7τ2 8τs 9τb833.8 N/mm2 10Hsmm 11Hb21.6mm 12Hb maxmm 13P′20.6N/mm 14Wkg 15 技术要求 1. 旋向右旋。 2. 有效圈数n10.5 圈。 3. 总圈数n112.5 圈。 4. 两端圈并紧并磨平，磨面不少于 270 。 5. 两端面内、外倒角 0.345 ，去毛刺。 6. 垂直度公差0.6 mm。 7. 表面防蚀处理。 8. 其余按 JB/T 3338.193 规定。 标 题 栏 图 B2 JB/T 3338.2－－1993 12 其余 甲类 1 组弹簧工况设计计算数据 序号代号数据单 位 1C3.73 2K 3G78400N/mm2 4[τ]900N/mm2 5D8.2 6τ1 7τ2490.6 8τs 9τb799.3 N/mm2 10Hsmm 11Hb24.2mm 12Hb maxmm 13P′43.8N/mm 14Wkg 15 技术要求 1. 旋向右旋。 2. 有效圈数n9.5 圈。 3. 总圈数n111.5 圈。 4. 两端圈并紧并磨平，磨面不少于 270 。 5. 两端面内、外倒角 0.345 ，去毛刺。 6. 垂直度公差0.4 mm。 7. 表面防蚀处理。 8. 其余按 JB/T 3338.193 规定。 标 题 栏 图 B3 JB/T 3338.2－－1993 13 其余 甲类 1 组弹簧工况设计计算数据 序号代号数据单 位 1C3.143 2K 3G78400N/mm2 4[τ]860N/mm2 5D8.8 6τ1 7τ2462.5 8τs860.8 9τb1541.5 N/mm2 10Hs27.3mm 11Hb22.4mm 12Hb maxmm 13P′136N/mm 14Wkg 15 技术要求 1. 旋向右旋。 2. 有效圈数n6.5 圈。 3. 总圈数n18.5 圈。 4. 两端圈并紧并磨平，磨面不少于 270 。 5. 两端面内、外倒角 0.345 ，去毛刺。 6. 垂直度公差0.3 mm。 7. 表面防蚀处理。 8. 弹簧不得压过 27.3 mm。 9. 其余按 JB/T 3338.193 规定。 标 题 栏 图 B4 JB/T 3338.2－－1993 14 B2 电磁换向阀复位弹簧 设计换向阀复位弹簧。工况负荷如图 B5 所示，要求弹簧安装高度 H1不大于 15 mm。 图 B5 从 JB/T 3338.1 弹簧典型工况分类可知该弹簧工况属乙类 2 组，负荷性质属Ⅰ类，弹簧刚度 P′ 为 6.68 N/mm。 B2. 1 材料选择及其许用切应力[τ] 根据负荷性质选用 GB 4358 琴钢丝 G1 组，该材料的许用切应力[τ]与钢丝直径有关，根据已知 负荷条件估计钢丝直径大约 2 mm 左右，暂取许用切应力[τ]900 N/mm2。 B2. 2 工作切应力τ的选取及 Pk值的确定 取τ 20.6[τ]540 N/mm 2 1000 2 2 k τ P P104 N B2. 3 弹簧主要参数的选择及初步计算 在 Pk曲线图上可以找到 Pk为 104 N 的等值曲线与材料系列直径的交点，可得旋绕比 C，单圈刚 度 P′ d值如表 B2 所示。 表 B2 d mm1.21.41.61.8 C5.57.59.812.4 P′ d N/mm 7532179 D mm6.610.515.6822.32 n 圈11.224.792.5451.347 从表中数据可看到总的规律是，随材料直径 d 由小取到大，弹簧直径 D 由小变大，有效圈数 n 由 多变小，弹簧的外形可由细长变成短粗，因此取钢丝直径较大的参数，由于 n 不得小于 2 圈，故可以 确定 d1.6 的一组参数。 初算弹簧自由高度 H0及安装高度 H1。计算过程如表 B3 所示。 JB/T 3338.2－－1993 15 表 B3 代号单 位公 式数据备 注 dmm1.6 Dmm15.7 C9.8125 n圈2.5 n1圈n1n24.5 HbmmHb（n1–0.5）d6.4 P′N/mm nC Gd P 3 8 ′6.64取 G78400 N/mm2 PdN][ 8 2 b τ π C d P 98.35当 d1.6 时，[τ]960 N/mm2 FbmmFbPb/P′14.80 H0mmH0FbHb21.2计算值 F1mmF1P1/P′4.97 H1mmH1H0F116.23该值大于限定值 15 mm 弹簧高度 H1大于要求高度，应压缩自由高度，为此取自由高度 H0为 20 mm，则安装高度 H1为 （H0–F1）等于 15 mm 就可以满足设计要求。 B2. 4 最后的确认计算及绘图 按表 2 进行确认计算，结果填在工作图样表格中，并绘制如图 B6 所示图样，该弹簧因压缩轴向 长度，压并切应力τ b小于许用切应力[τ]。 JB/T 3338.2－－1993 16 其余 乙类 2 组弹簧工况设计计算数据 序号代号数据单 位 1C9.8125 2K1.14 3G78400N/mm2 4[τ]956N/mm2 5D15.7 6τ1369.4 7τ2627.6 8τs 9τb881.4 N/mm2 10Hsmm 11Hb6.4mm 12Hb maxmm 13P′6.04N/mm 14Wkg 15 技术要求 1. 旋向右旋。 2. 有效圈数n2.5 圈。 3. 总圈数n14.5 圈。 4. 两端圈并紧并磨平，磨面不少于 270 。 5. 两端面内、外倒角，去毛刺。 6. 垂直度公差0.3 mm。 7. 表面防蚀处理。 8. 其余按 JB/T 3338.193 规定。 标 题 栏 图 B6 JB/T 3338.2－－1993 17 B3 静压支承滑阀反馈对中弹簧 设计滑阀反馈对中弹簧。工况负荷如图 B7 所示，ΔF 为 10 mm，ΔP 为 60 N，弹簧外径 D2取值 15.50.2 mm，经计算其刚度 P′ 为 6 N/mm。 图 B7 从 JB/T 3338.1 弹簧典型工况分类可知该弹簧工况属丙类，负荷性质属Ⅱ类，该弹簧是使用刚度 P′ 而负荷 P 并不重要。但在设计时又必须给出负荷才能进行结构设计，为此需根据本标准 5.2 条推荐， 取 P2为 3.5ΔP 即 210 N。 B3. 1 材料选择及其许用切应力[τ] 根据负荷性质材料选用 GB 4357 碳素弹簧钢丝 D 级，该材料的许用切应力[τ]与材料直径有关， 根据已知负荷条件估计材料直径大约在 2 mm 以上，暂取许用切应力[τ]等于 900 N/mm2。 B3. 2 工作切应力τ 2的选取及 Pk值的确定 取τ b[τ]900 N/mm 2 τ 20.70 τb630 N/mm 2 则1000 630 210 1000 2 2 k τ P P333.3 N B3. 3 弹簧主要参数的选择及初步计算 在 Pk曲线图上可以作一条受外径限制条件的等外径曲线， 与 Pk为 333.3 N 的等值曲线有一个交点， 该交点在材料直径 d 等于 2.2 mm 上。 则 d2.2 mm C6.046 DdC13.3 mm 3d 8C Gd P ′ 97.6 N/mm 则 nP′ d/P′ 16.26 圈 取 n16.5 圈 n1nnz18.5 确认 P′ P′ d/n5.92 N/mm Hb（n1–0.5）d39.6 mm 又 b 2 b 8 τ π CK d P 式中 K1 Pd283 N FbPb/P′ 47.8 mm 初算 H0HbFb87.4 mm 确认 H087.5 mm JB/T 3338.2－－1993 18 B3. 4 最后的确认计算及绘图 按表 2 进行确认计算，结果填在工作图样表格中，并绘制如图 B8 所示图样。 其余 丙类弹簧工况设计计算数据 序号代号数据单 位 1C6.046 2K1.215 3G7840N/mm2 4[τ]905N/mm2 5D13.3 6τ1286 7τ1.5514.8 8τ2743.6 9τs N/mm2 10τb902.1 11Hsmm 12Hb39.6mm 13Hb maxmm 14P′5.92N/mm 15Wkg 16 技术要求 1. 旋向右旋。 2. 有效圈数n16.5 圈。 3. 总圈数n118.5 圈。 4. 两端圈并紧并磨平，磨面不少于 270 。 5. 两端面内、外倒角，去毛刺。 6. 垂直度公差2 mm。 7. 刚度 P′ 5.920.4 N/mm。 8. 喷丸处理。 9. 表面防蚀处理。 9. 其余按 JB/T 3338.193 规定。 标 题 栏 图 B8 JB/T 3338.2－－1993 19 附 录 C C1 常用材料的抗拉强度见表 C1、表 C2。 表 C1 N/mm2 GB 4357 碳素弹簧钢丝 GB 4358 琴钢丝 YB（T） 11 弹簧用不锈钢丝 钢丝直径 mm B 级C 级D 级G1 组G2 组F 组 GB 4359 阀门用油淬火回 火碳素弹簧钢丝 A 组B 组C 组 0.082400274028402893318716182157 0.092350269028402844313816182157 0.102300265027902795308016182157 0.122250260027402746304016182157 0.1422002550274026972991161821571961 0.1621502500269026482942161821571961 0.1821502450269025992883161821571961 0.2021502400269025992844161821571961 0.2221102350269025502795156920591961 0.2520602300264025012746156920591912 0.2820102300264024522697156920591912 0.30201023002640 0.3219602250260024032648156920591912 0.3519602250260024032648156920591912 0.4019102250260023542599156920591912 0.4518602200255023052550156919611814 0.5018602200255023052550156919611814 0.5518102150250022562501156919611814 0.6017602110245022062452156915911814 0.6317602110245022062452156919611814 0.7017102060245021582403196915611814 0.8017102010240021082354147118631765 0.9017102010235021082305147118631765 1.0016601960230020592256147118631765 1.2016201910225020102206137317651667 1.4016201860215019612156137317651667 1.6015701810211019122108132416671569 1.8015201760201018632059132416671569 （补充件） 常用材料抗拉强度 JB/T 3338.2－－1993 20 续表 C1 N/mm2 GB 4357 碳素弹簧钢丝 GB 4358 琴钢丝 YB（T） 11 弹簧用不锈钢丝 钢丝直径 mm B 级C 级D 级G1 组G2 组F 组 GB 4359 阀门用油淬火回 火碳素弹簧钢丝 A 组B 组C 组 2.01470171019101814201017161422132416671569 2.21420166018101442 2.51420166017601442 2.80137016201710171619121667117714711373 3.001370157017101422 3.21320157016601667186316181422117714711373 3.51320157016601667181416181422117714711373 4.01320152016201618176515891422117714711373 4.51320152016201569171615201373107913731275 5.01320147015701520166714711373107913731275 5.5127014701570147116131324107913731275 6.0122014201520142215631324107913731275 6.3122014209811275 7.0117013709811275 8.0117013709811275 9.0113013201128 10.011301320981 11.010801320 12.010801270883 13.010301220 JB/T 3338.2－－1993 21 表 C2 N/mm2 GB 4360 油淬火回火 碳素弹簧钢丝 GB 4361 油淬火回火硅 锰合金弹簧钢丝 钢丝直径 mm A 类B 类A 类B 类C 类 GB 4362 阀门用油淬火回火 铬硅合金弹簧钢丝 GB 2271 阀门用油淬火回火 铬钒合金弹簧钢丝 1.01667 1.21667 1.41667 1.619611667 1.819611667 2.01618171615691667176519121618 2.21569166715691667176519121618 2.51569166715691667176519121618 3.01520161815691667176519121618 3.21471156915201618171618631569 3.51471156915201618171618631569 4.01422152014711569166718141520 4.513731471147115669166718141520 5.01324142214711569166717651471 5.51275137314711569166717651471 6.01275137314711569166717161471 6.51275137314711569166717161422 7.01226132414221520161816671422 7.5142215201618 8.01226132414221520161816671373 8.5142215201618 9.0122613241422152016181373 9.5137314711569 10.0117712751373147115691373 10.5137314711569 11.011771275137314711569 11.5137314711569 12.011771275137314711569 13.013731471 14.013731471 JB/T 3338.2－－1993 22 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、山西太原工业大学等负责起草。 本标准主要起草人周庆熊、姜膺、俞丽仙、陆培根、张玉祥。 JB/T 3338.2－ －1993 中 华 人 民 共 和 国 机 械 行 业 标 准 液压件圆柱螺旋压缩弹簧 设 计 计 算 JB/T 3338.2－1993 * 机 械 科 学 研 究 院 出 版 发 行 机 械 科 学 研 究 院 印 刷 （北京首体南路 2 号 邮编 100044） * 开本 8801230 1/16 印张 1 8 5 字数 42,000 1993 年 10 月第一版 1993 年 10 月第一次印刷 印数 1－500 定价 10.00 元 编号 1159 机械工业标准服务网http//www.JB