What Are the Key Variables in Torsion Spring Design?

Таны бүтээгдэхүүнд тодорхой эргэлтийн хүч хэрэгтэй, гэхдээ ерөнхий пүрш бүтэлгүйтдэг. Энэ нь гүйцэтгэл муу, эвдэрсэн хэсгүүдэд хүргэдэг. Зөв загвар нь утсан дээр төвлөрдөг, coils, мөн хөл нь төгс ажиллах болно.

Эргэлтийн хаврын дизайны гол хувьсагч нь материалын төрөл ба түүний суналтын бат бэх юм, утасны диаметр, the body's coil diameter, болон идэвхтэй ороомгийн тоо. These factors collectively determine the spring's torque output, стрессийн түвшин, болон эргэлтийн хүчин чадал.

I've seen many projects where a simple prototype works, гэхдээ эцсийн бүтээгдэхүүн бүтэлгүйтдэг. The reason is often a misunderstanding of how the spring's physical properties create the force. It's a precise calculation, таамаг биш. Олон мянган мөчлөгт найдвартай ажилладаг пүршийг бий болгох, Бид үүнийг утаснаас эхлээд инженерчлэх ёстой. Let's start with the most important question: танд хэр их хүч хэрэгтэй вэ?

Торсион пүршний эргүүлэх хүчийг хэрхэн тооцдог вэ?

Таны таг хэтэрхий хүнд юм шиг санагдаж, эсвэл хаагдах болно. The wrong spring torque ruins the product's feel. Хяналттай хөдөлгөөнд яг хэрэгтэй хүчийг өгөхийн тулд бид хаврын хурдыг тооцдог.

Эргэлтийн хүчийг пүршний хурдыг өнцгийн хөдөлгөөний градусаар үржүүлэх замаар тооцоолно. The spring rate itself is determined by the material's modulus of elasticity, утасны диаметр, ба ороомгийн тоо. Энэ нь бидэнд нарийн хангадаг пүршийг зохион бүтээх боломжийг олгодог, ямар ч байрлал дахь урьдчилан таамаглах хүч.

Өөрөө хаадаг тагтай өндөр чанартай арилжааны хогийн сав бүтээж байсан үйлчлүүлэгчийг би санаж байна.. Тэдний анхны загвар нь хэт хүчтэй пүрш ашигласан. Таг нь чанга дуугаар хаагдсан, Энэ нь хямд санагдсан бөгөөд аюулгүй байдалд аюул учруулж болзошгүй юм. They gave us the lid's weight and the distance from the hinge, and we calculated the exact torque needed to close it slowly and quietly. We then worked backward to design a spring with the perfect spring rate. Эцсийн бүтээгдэхүүн нь гөлгөр, өндөр чанартай байсан, and that positive user experience came down to getting the torque calculation right.

Хүчний үндэс: Хаврын ханш

Хаврын хурд нь дизайны сүнс юм. Энэ нь хавар хэр их "буцаж байгааг" тодорхойлдог" градус болгоны хувьд шархтай байдаг.

• Хаврын ханш гэж юу вэ? It's a measure of the spring's stiffness, эргэлтийн зэрэгт ногдох эргэлтээр илэрхийлнэ (Жишээ нь e., N-мм/градус эсвэл фунт/градус). Өндөр хурдтай пүрш нь маш хатуу мэдрэмж төрүүлдэг, харин бага хувьтай нэг нь зөөлөн санагддаг. Our goal is to match this rate to the force required by your mechanism.
• Гол хүчин зүйлүүд: Хаврын ханш нь дур зоргоороо биш юм. It is a direct result of the material's properties (Уян хатан байдлын модуль), утасны диаметр, ороомгийн диаметр, болон идэвхтэй ороомгийн тоо. Wire diameter has the most significant impact—a small change in wire thickness causes a huge change in the spring rate.

Why Do Coil Diameter and Arbor Size Matter So Much?

Таны хавар төгс харагдаж байна, гэхдээ энэ нь суулгах явцад бэхлэгддэг эсвэл эвдэрдэг. You didn't account for how the spring's diameter changes under load, гүйцэтгэхээс өмнө бүтэлгүйтэхэд хүргэдэг.

Эргэлтийн булгийн дотоод диаметр нь босоо амнаас том байх ёстой (мод мод) дээр сууна. Хавар нь шархадсан шиг, түүний диаметр багасна. Хэрэв зай хэтэрхий бага байвал, хавар нь модны модыг холбох болно, үрэлт үүсгэдэг, тогтворгүй гүйцэтгэл, болон сүйрлийн бүтэлгүйтэл.

Бид робот гарыг эргүүлэхэд эргүүлэх пүрш ашигласан автомат машин дээр инженерийн багтай хамтран ажилласан.. Тэдний CAD загвар сайн харагдаж байсан, гэхдээ туршилтанд, рашаанууд тооцоолсон амьдралынхаа багахан хугацаанд тасарсаар байв. I asked them for the arbor diameter and the spring's inside diameter. Тэд пүршийг эцсийн байрлалд нь шархлуулсан үед, цэвэрлэгээ бараг тэг байсан. Пүрш нь эргэлт бүрт голын эсрэг нунтаглаж байв. Энэхүү хүчтэй үрэлт нь сул цэг үүсгэж, түүнийг таслахад хүргэсэн. Бид пүршний дизайныг арай том дотоод диаметртэй болгосон, тэгээд асуудал бүрмөсөн алга болсон. Энэ бол туйлын чухал энгийн нарийн ширийн зүйл юм.

Динамик тохирох загвар гаргах

Эргэлтийн булаг нь статик бүрэлдэхүүн хэсэг биш юм; үйл ажиллагааны явцад түүний хэмжээсүүд өөрчлөгддөг.

• Ороомгийн дүрэм: Эргэлтийн хувьд пүрш нь ороомогуудыг хаах чиглэлд эргэлддэг, ороомгийн диаметр нь чангарч, багасдаг. Ороомог бие биенээ дарах тусам булгийн биеийн урт нь бага зэрэг уртасдаг. Энэ бол дизайныг харгалзан үзэх ёстой үндсэн зан үйл юм.
• Цэвэрлэгээг тооцоолох: Бид хамгийн багадаа зөвшөөрөл авахыг зөвлөж байна 10% between the arbor and the spring's inner diameter at its most tightly wound position. Жишээ нь, if a spring's ID tightens to 11mm under full load, the arbor should be no larger than 10mm. This prevents binding and ensures the spring can operate freely. A professional spring designer will always perform this calculation.

Ороомгийн чиглэл нь хаврын гүйцэтгэлд үнэхээр нөлөөлдөг үү??

Таны пүрш суурилуулсан бөгөөд тэр даруй деформацид ордог. Та пүршийг тайлах байдлаар ачааллаа, бүх хүчээ алдаж, эд ангиудыг бүрмөсөн сүйтгэхэд хүргэдэг.

Тиймээ, ороомгийн чиглэл нь чухал юм. Торсион пүршийг үргэлж ороомгийг нь чангалах эсвэл хаадаг чиглэлд ачаалах ёстой. Эсрэг чиглэлд хүч хэрэглэх нь булаг салгах болно, өгөөж өгөхөд хүргэдэг, эргэлтээ алдах, мөн бараг тэр даруй бүтэлгүйтдэг.

Энэ бол аливаа шинэ загвар дээр бидний батлах хамгийн эхний зүйлүүдийн нэг юм. Нэгэн удаа үйлчлүүлэгч бидэнд "баруун гарын шарх" гэсэн зураг илгээсэн" хавар. Бид яг тэдний техникийн дагуу үйлдвэрлэсэн. Долоо хоногийн дараа тэд залгасан, бухимдсан, пүршүүд бүгд "амжилтгүй болсон" гэж хэлсэн." Богинохон яриа өрнүүлж, хэдэн зураг авсны дараа, we realized their mechanism loaded the spring in a counter-clockwise direction. Тэдэнд үнэндээ зүүн талын шархны пүрш хэрэгтэй байсан. Бид тэдэнд зориулж шинэ багц хийсэн, мөн тэд төгс ажилласан. It highlights how a spring can be perfectly manufactured but still fail if it's not correctly specified for its application. Бид үргэлж асуудаг, "Чи аль тал руу нь эргүүлэх вэ?"

Ороомог, Стресс, болон зөв ачаалах

The direction of the wind determines how the spring safely manages stress.

• Баруун гар vs. Зүүн гар: A right-hand wound spring is like a standard screw; the coils travel away from you as you turn it clockwise. Зүүн талын шархны пүрш нь эсрэгээрээ. The choice depends entirely on how the spring will be loaded in your assembly.
• Стрессийн хуваарилалт: Пүршийг зөв чиглэлд ачаалах үед (ороомогуудыг чангалах), the bending stress is distributed favorably across the wire's cross-section. Буруу чиглэлд ачаалах үед (ороомогуудыг нээх), стресс нь өөр цэг дээр төвлөрдөг, Энэ нь стрессийн түвшинг илүү өндөр түвшинд хүргэж, материалын уналтад хүргэдэг. Хавар нь үндсэндээ зүгээр л нээгдэж, эвдэрч сүйрдэг.

Дүгнэлт

Зөв мушгих пүршний загвар нь эргүүлэх хүчийг тэнцвэржүүлдэг, хэмжээсүүд, болон чиглэл. Эдгээр хувьсагчдыг нэгтгэх замаар, Бид таны бүтээгдэхүүнд яг тохирсон найдвартай бүрэлдэхүүн хэсгийг бүтээдэг, мөчлөгийн дараа мөчлөг.