Fulltext

MODELING AND ANALYSIS OF A HELICAL MACHINED SPRINGS

نمذجة وتحليل النوابض الحلزونية المشغلة

Sami Ali Nama سامي علي نعمه

Iraqi journal of mechanical and material engineering المجلة العراقية للهندسة الميكانيكية وهندسة المواد
ISSN: 20761819 Year: 2015 Volume: 15 Issue: 2 Pages: 152-163
Publisher: Babylon University جامعة بابل

Abstract

This paper investigates the linear static and modal analysis of a helical machined spring using the finite element method with the aid of SolidWorks software. A comparison between a conventional helical spring with rectangular cross section area and a machined helical spring was performed. A helical spring with square cross section area was modeled with different spring index, while for the machined helical spring two cases were modeled, one with different slot hole diameter and the other with different end extension length. Results obtained were verified with different analytical formulas for shear stress, deflection and natural frequency. There was a good agreement between the theoretical and numerical results, the maximum deviation in shear stress, deflection and the fundamental natural frequency of the numerical results were (3.6%), (2.6%) and (0.19%) respectively. For the machined helical spring it was concluded that the tangent hole configuration is better than the center hole configuration and changing the extension length has no considerable effect on spring characteristics. The machined spring with any slot hole and any extension length is better than the identical helical spring with rectangular cross section.

تبحث هذه الورقة التحليلات الخطية الستاتيكية وتحليلات التذبذب للنوابض الحلزونية المشغلة باستخدام طريقة العناصر المحددة وبمساعدة التطبيق SolidWorks مع اجراء مقارنة بين نابض حلزوني ذو مقطع مربع ونابض حلزوني مشغل. تم تمثيل نموذج نابض حلزوني ذومقطع مربع ذو مؤشرات نابض مختلفة بينما في حالة النابض الحلزوني المشغل تم نمذجة حالتين ، واحدة باستخدام ثقوب مجرى مختلفة الاقطار والاخرى باستخدام طول امتدادات نهاية مختلف. وتم التحقق من النتائج باستخدام صيغ تحليلية مختلفة لاجهاد القص ، الانحناء ، والتذبذب الطبيعي. اثبتت الدراسة تطابقا جيدا بين النتائج النظرية والتحليلية حيث كانت قيم الانحراف لنتائج اجهاد القص ، الانحناء، والتذبذب الطبيعي هي (3.6%) ، (2.6%) و (0.19%) على التوالي. استنتج من الدراسة ان النابض المشغل ذو الثقب المماس للمجرى افضل من النابض المشغل ذو الثقب المركزي للمجرى وان زيادة طول امتداد النهاية لايؤثر على مواصفات النابض. وبصورة عامة فان النابض المشغل افضل من نظيره النابض الحلزوني ذو المقطع المربع.

Keywords

Helical spring --- machined spring --- finite element method --- SolidWorks.