Maschinenbau: Federentwurf

Technical Springs Operation: Design

Spring Design Considerations

• Load calculation: Determine the maximum load the spring will carry to ensure correct sizing and material selection.
• Spring rate: Calculate the spring rate (load per unit of deflection) to determine the spring's stiffness.
• Deflection: Consider the maximum allowable deflection to avoid over-compression or over-stretching.
• Materials: Select materials based on factors like corrosion resistance, strength, and fatigue life.

Spring Types and Designs

• Compression springs: Designed to resist compressive forces, often used in applications like valve trains and engine mounts.
• Extension springs: Designed to resist tensile forces, often used in applications like door closers and balance scales.
• Torsion springs: Designed to resist torsional forces, often used in applications like hinges and clamps.
• Constant force springs: Designed to maintain a constant force over a specific range of motion, often used in applications like retractable seat belts.

Spring Geometry and Dimensions

• Wire diameter: Affects spring rate, stress, and fatigue life.
• Coil diameter: Affects spring rate, stress, and buckling.
• Free length: Affects spring rate and maximum deflection.
• Number of coils: Affects spring rate, stress, and buckling.

Design Tools and Software

• Spring design software: Utilize software like SpringCAD, Spring Calculator, or SolidWorks to aid in design and simulation.
• Finite element analysis (FEA): Use FEA to simulate and analyze spring behavior under various loads and conditions.

Design for Manufacturability (DFM)

• Material selection: Consider material costs, availability, and machinability.
• Tolerancing: Ensure accurate tolerancing to ensure proper fit and function.
• Manufacturing processes: Consider the impact of manufacturing processes on spring design and performance.

Technische Federbetrieb: Design

Federdesign-Überlegungen

• Lastberechnung: Bestimmen der maximalen Last, die die Feder tragen wird, um die richtige Größe und Materialauswahl zu gewährleisten.
• Federsteifigkeit: Berechnen der Federsteifigkeit (Last pro Einheit der Verformung), um die Steifigkeit der Feder zu bestimmen.
• Verformung: Berücksichtigen der maximal zulässigen Verformung, um Über-Verdichtung oder Über-Streckung zu vermeiden.
• Materialauswahl: Auswahl von Materialien auf Grundlage von Faktoren wie Korrosionsbeständigkeit, Stärke und Ermüdungslebensdauer.

Federtypen und - Designs

• Druckfedern: Entworfen, um Druckkräfte zu widerstehen, oft in Anwendungen wie Ventiltrieben und Motorlager verwendet.
• Zugfedern: Entworfen, um Zugkräfte zu widerstehen, oft in Anwendungen wie Türschließern und Waagen verwendet.
• Torsionsfedern: Entworfen, um Torsionskräfte zu widerstehen, oft in Anwendungen wie Scharnieren und Klammern verwendet.
• Konstantfeder: Entworfen, um eine konstante Kraft über einen bestimmten Bewegungsbereich aufrechtzuerhalten, oft in Anwendungen wie Rückzugsgurten verwendet.

Federgeometrie und -Abmessungen

• Drahtdurchmesser: Beeinflusst die Federsteifigkeit, den Spannungs- und Ermüdungslebensdauer.
• Wickeldurchmesser: Beeinflusst die Federsteifigkeit, den Spannungs- und Kippwiderstand.
• Freie Länge: Beeinflusst die Federsteifigkeit und die maximale Verformung.
• Anzahl der Windungen: Beeinflusst die Federsteifigkeit, den Spannungs- und Kippwiderstand.

Design-Werkzeuge und -Software

• Feder-Design-Software: Nutzung von Software wie SpringCAD, Spring Calculator oder SolidWorks, um bei der Design- und Simulationsphase zu unterstützen.
• Finite-Elemente-Analyse (FEA): Verwendung von FEA, um das Federverhalten unter verschiedenen Lasten und Bedingungen zu simulieren und zu analysieren.

Design für Fertigung (DFM)

• Materialauswahl: Berücksichtigen von Materialkosten, Verfügbarkeit und Bearbeitbarkeit.
• Toleranzen: Gewährleisten genauer Toleranzen, um ein richtiges Passen und Funktionieren zu sicherstellen.
• Fertigungsprozesse: Berücksichtigen des Einflusses von Fertigungsprozessen auf das Federdesign und die Leistung.