文 献 综 述

（1）弹簧零件计算机辅助设计的目的及意义

弹簧零件是机械和电子行业中广泛使用的一种能储存能量的零件,可用来减震,夹紧,储能和测量等的弹性元件，弹簧在受载荷时能产生较大的弹性变形，把机械能转化为变形能，而卸载后弹簧的变形消失并回复原状，将变形能转化为机械能。弹簧具有控制机械的运动，吸收振动和冲击能量，存储和释放能量，测量力的大小，等功能。

弹簧零件在机械工程中是一种应用非常广泛的机械零件。某些系统中的弹簧与系统的静态特性和动态特性密切相关。圆柱弹簧的主要尺寸有：弹簧丝直径d、弹簧圈外径D、弹簧圈内径D₁，弹簧圈中径D₂，节距t、螺旋升角a、自由长度H₀等。正确设计弹簧是机械设计中的重要环节。目前，设计弹簧广泛采用的解析法，表格法，图解设计法，是把结构尺寸，刚度和负载要求作为设计依据，其他要求如工艺性，工作可靠性，抗力及尺寸稳定性等要求，只能在弹簧设计后进行校核，若不满足要求需要再重新设计。这种手算设计法手续繁杂，查阅大量的公式、数表和资料来选择参数，进行数学计算，工作繁琐，而且要进行大量的重复性劳动，设计结果也往往不是最佳，随着科学技术的发展，计算机的广泛应用和计算机绘图，编程的不断进步，为优质，快速就行弹簧设计开辟了一条新道路，对以上问题可利用计算机辅助设计，建立弹簧优化设计的数学模型，运用电子计算机求解和Visual Aasic 语言对AutoCAD进行二次开发，研制出一套使用的弹簧设计及绘图一体化系统，实现了弹簧零件的参数化设计和绘图。采用计算机辅助弹簧的设计，是减轻计算工作强度、提高计算效率、确保计算的正确性与合理性的最好方法。因而用计算机进行辅助设计技术进行弹簧零件的设计，不但是非常实用，而且是非常必要的。

随着机械工程的快速的发展，弹簧零件在工业生产、生活中起到越来越重要的作用，弹簧零件具有良好的挠性、结构简单、控制机械的运动、存储和释放能量，测量力的大小、能缓冲吸振、噪音小性能，且其造价低廉、不需润滑、维护容易等特点，在近代机械传动中应用十分广泛。弹簧零件是机械系统的基本组成之一，随着机械向高效、高速、精密、多功能方向发展，对弹簧零件的功能和性能的要求也越来越高。

（2）弹簧零件计算机辅助设计的原始数据及实现方法

1、建立数学模型。数学模型是一个系统设计结果精度与否的关键，本系统采用弹簧尺寸计算式和设计计算公式见参考文献【1】。按照规定的设计方法和步骤编写出弹簧零件的设计程序框图。弹簧零件的设计步骤为：（1）选定材料及许用应力F(N)（2）初定弹簧钢丝直径d (mm)（3）选择旋绕比C并计算曲度系数K（4）根据强度条件计算弹簧钢丝直径（5）估计弹簧钢丝直径与估计值是否接近（6）选择轴向间隙计算内径、外径。中径等系数（7）计算弹簧钢丝的轴惯性矩（8）由惯性矩计算弹簧圈数n并取标准值（9）由弹簧圈数计算弹簧扭转刚度k(N/mm)、并计算最大最小扭转角（10）计算自由高度和张展开长度。

由弹簧零件的设计步骤编写出主程序流程图，主程序的实现需要调用一些特定功能的子程序，包括：子程序一，根据弹簧直径取其标准值；子程序二，根据初定弹簧钢丝直径查弹簧钢丝的拉伸强度极限：子程序三，根据弹簧中径取其标准值：子程序四，根据有效圈数取其标准值：子程序五，根据弹簧自由高度取其标准值。

2、算法设计。弹簧设计计算时，需要查阅大量的图表数据。为了实现设计过程的自动化必须对线图和图表进行处理，使其程序化。具体方法是将数表中的数据或线图经离散化后存入数据组，用直接查表、插值或曲线拟合等方法处理所需数据、对有些设计计算值需要圆整或取标准值使其规范化和标准化。

3、窗体设计。每一种弹簧设计系统包含两个窗体，一个是设计参数输入窗体，一个是设计结果显示窗体。将已知的设计参数输入后，系统通过程序的运行在设计结果显示窗体自动给出设计结果，可输出全部设计结果，也可进入绘图模块会出图形。