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knowledge:freecad:reference:tutorial:2021123103

FreeCAD範例:壓縮彈簧(上)

转自:https://oldmau.blogspot.com/2020/01/freecad.html

壓縮彈簧廣用於各種機械,例如車輛的避震器。繪圖前,你要先知道壓縮彈簧的尺寸參數有哪些。如下圖所示:

繪圖軟體:FreeCAD,工作平台(Workbench):Part, Part Design 機械設計圖表便覽上與繪圖相關的規格參數如下:

1.外徑:壓縮彈簧最外側的直徑。 2.線徑:彈簧線材的直徑。 3.自由高度:彈簧未受壓力時的高度。 4.密著高度:彈簧被完全壓緊時的高度。 5.旋向:右旋(逆時針)、左旋(順時針)。

但光知道這些數據是不夠的,有些繪圖必要的參數你必須自己算出來。本範例的壓縮彈簧尺寸參數如下:

外徑:110 mm 線徑:10 mm 自由高度:130 mm 密著高度:55 mm 旋向:右旋。

你想畫的壓縮彈簧應該是裝在機械上的狀態,這種狀態的高度叫裝置高度。裝置高度只有你知道,沒有現成資料可查。本範例依照自由高度繪製,但畫法可以直接套用裝置高度。

首先,你必須先算出彈簧圈數:

彈簧圈數 = 密著高度 / 線徑。

本範例的彈簧圈數 = 55 / 10 = 5.5圈。

接下來,由圖可知壓縮彈簧為了能平穩受壓,兩端都會有約270度的磨平面。因此彈簧最下一圈與最上一圈都會壓扁,屬無效圈數。因此:

有效圈數 = 彈簧圈數 – 2

本範例的有效圈數 = 5.5 - 2 = 3.5圈。

重頭戲來了!螺旋線從起點(0度)轉一圈(360度)上升的高度稱為節距(Pitch)。壓縮彈簧最下與最上端都有一段沿平面走圓弧路徑180度、磨掉一半的彈簧線,為了避免繞線時線與線互相干涉,最下一圈與最上一圈的節距必須 >= 線徑 * 2。

此外,為了讓不同節距的螺旋線能正確連接,螺旋線的總高度必須是該螺旋線節距的倍數,這個倍數就是螺旋線的圈數。業界建議圈數應是0.25的整數倍,這樣螺旋線起點和終點都會落在0、90、180、270這幾個角度其中之一。本範例的彈簧圈數5.5圈與有效圈數3.5圈都可用0.25整除。

基於上述兩項條件,本範例最下一圈與最上一圈的節距必須 >= 10 * 2,也就是必須大於20 mm。

故能用於有效圈數的最大高度 = 130 – (20 * 2) = 90 mm

但有效圈數的節距 = 90 / 3.5 = 25.714…除不盡,我們希望節距是一個很精確的數字,才能確保螺旋線完全相接。在此我們設定有效圈數節距 = 24 mm,這樣有效圈數的最大高度 = 24 * 3.5 = 84 mm,最下一圈與最上一圈的節距 = (130 – 84) / 2 = 23 mm > 20 mm,可滿足繪圖需求。

有了尺寸參數,下一篇就可以開始用FreeCAD畫壓縮彈簧囉。

knowledge/freecad/reference/tutorial/2021123103.txt · 最后更改: 2023/06/07 04:23 由 127.0.0.1