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发表于 2008-1-3 16:07:27
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来自： 中国浙江金华
弹簧总圈数与其工作圈数间的关系为：
6 \, Z! N% C9 J8 r. z
# q5 Y" O. e0 N8 `1 |弹簧节距t一般按下式取： , t# E* Q1 U* q- Z/ V6 {) M$ d
（对压缩弹簧）；' u% F: y$ q: n, @+ v
t=d （对拉伸弹簧）；
3 @7 W- t+ }+ |! y) V0 a, L式中：λmax --- 弹簧的最大变形量； ) y* K8 B/ k6 ]' j! |) y
Δ --- 最大变形时相邻两弹簧丝间的最小距离，一般不小于0.1d。
_6 g4 ^, k8 F9 E2 F, b E- m5 Y: U; h- U* Q6 g: i" U
弹簧钢丝间距：
( d) G9 R( N' i2 \: S G δ=t-d ；
, R" O! m4 @ W! r弹簧的自由长度：
2 K. c# a; P3 d8 m H=n•δ+(n0-0.5)d（两端并紧磨平）； & D* _. @. m% X4 j* m
H=n•δ+(n0+1)d（两端并紧，但不磨平）。, r4 Y, f/ f! M" C5 N& Y9 z! ~! n+ {
弹簧螺旋升角：
- t2 T& ?& u% K. P ，通常α取5～90 。! e* `0 T8 v& y, V, f/ c* F
弹簧丝材料的长度： / ~/ o! `5 }, V8 z) F$ z5 b, U
（对压缩弹簧）； . M" D3 D# l q0 J
（对拉伸弹簧）；
0 I% r" Q4 e9 @8 b5 _. {其中l为钩环尺寸。% j+ R# e W" h" K9 q
2 弹簧的强度计算 F1 C+ r6 q" j @" X7 l
9 A0 i- R; Z1 c1 W' i" l. Z: a6 h* J
1、弹簧的受力 1 S; V. y$ I( Y; v; X% j" W4 R
$ J1 K q( ^# f8 N8 C' k
图示的压缩弹簧，当弹簧受轴向压力F时，在弹簧丝的任何横剖面上将作用着：扭矩T=FRcosα ，弯矩M=FRsinα，切向力Q=Fcosα和法向力N=Fsinα（式中R为弹簧的平均半径）。由于弹簧螺旋角α的值不大（对于压缩弹簧为6～90 ）,所以弯矩M和法向力N可以忽略不计。因此，在弹簧丝中起主要作用的外力将是扭矩T和切向力Q。α的值较小时，cosα≈ 1,可取T=FR和Q=F。这种简化对于计算的准确性影响不大。
1 j( s8 U t9 B) Z; V- p
, U' g S- W& g& J当拉伸弹簧受轴向拉力F时，弹簧丝槽剖面上的受力情况和压缩弹簧相同，只是扭矩T和切向力Q均为相反的方向。所以上述两种弹簧的计算方法可以一并讲述。
1 q# |; s- h. ], o
( J* y" Z3 F. |3 W2、弹簧的强度 y! O) E- W H
2 {% e% r: U* }( X3 y* _; s
从受力分析可见，弹簧受到的应力主要为扭矩和横向力引起的剪应力，对于圆形弹簧丝
' \" ]+ o$ v0 A( i, K+ c 4 a) Z% g1 ?, Y0 b3 \
系数Ks可以理解为切向力作用时对扭应力的修正系数，进一步考虑到弹簧丝曲率的影响，可得到扭应力
' V3 [" i( D8 e- x
9 g9 V& p) g* a6 n5 d
2 ?7 `$ V( n2 b! w* j& b式中K为曲度系数。它考虑了弹簧丝曲率和切向力对扭应力的影响。一定条件下钢丝直径
/ H" N9 ~( J( I, q& W( _9 L2 P 7 u; r- m8 |, f# {2 t
3、弹簧的刚度
4 W9 C; {' J: _2 c- j. L, h/ I; o, _2 c0 X
圆柱弹簧受载后的轴向变形量 7 L. j/ V0 @3 W9 B/ o
3 C, z1 c7 i0 b% }# i P. }式中n为弹簧的有效圈数；G为弹簧的切变模量。 l; k6 U0 Z/ @2 J
这样弹簧的圈数及刚度分别为 6 C+ \, z$ }; x% ?- Q
|& V* M! u5 k
8 G* s. k0 E f+ l7 r
对于拉伸弹簧，n1>20时，一般圆整为整圈数，n1<20时，可圆整为1/2圈；对于压缩弹簧总圈数n1的尾数宜取1/4、1/2或整圈数，常用1/2圈。为了保证弹簧具有稳定的性能，通常弹簧的有效圈数最少为2圈。C值大小对弹簧刚度影响很大。若其它条件相同时，C值愈小的弹簧，刚度愈大，弹簧也就愈硬；反之则愈软。不过，C值愈小的弹簧卷制愈困难，且在工作时会引起较大的切应力。此外，k值还和G、d、n有关，在调整弹簧刚度时，应综合考虑这些因素的影响。8 M- q9 u5 G" T0 @
) \7 Y" ]+ E: \# C9 X. d3 M
4、稳定性计算
9 v6 G7 e& g! C: }' t" G+ B$ T
" t1 T# J/ [; A; S$ l$ m压缩弹簧的长度较大时，受载后容易发生图a)所示的失稳现象，所以还应进行稳定性的验算。
* R3 ^7 v8 @1 p$ {) @ 5 O7 D( ~& q+ F/ a) P
图a 图b 图c
) n; ]' e' }2 h为了便于制造和避免失稳现象出现，通常建议弹簧的长径比b=H0/D2按下列情况取为：
9 c, o0 j$ ?4 U8 B) E* G; X
& ?3 f5 }# u$ T" _, w, T弹簧两端均为回转端时，b≤2.6；
8 ^! q3 ~ G! H$ ~; }) J+ v+ g: z弹簧两端均为固定端时，b≤5.3 ；
1 k" E7 }8 M! Z) q, W弹簧两端一端固定而另一端回转时，b≤3.7。
/ }: C( i) `: b! b. h7 F+ [
! y; P5 V; _1 c5 v- @$ S( \# a& N7 T如果b大于上述数值时，则必须进行稳定性计算，并限制弹簧载荷F小于失稳时的临界载荷Fcr。一般取F=Fcr/(2～2.5)，其中临界载荷可按下式计算：
, b, U0 `7 }. K6 ?+ l# H U$ e+ y+ G: b9 {
Fcr=CBkH0
8 X% m8 B, U$ k2 K4 I# E i1 m; }1 }
式中，CB为不稳定系数，由下图查取。8 [/ ^3 u1 Z* E( a& M
Y8 b1 S3 J0 C5 z+ x; z如果F>Fcr，应重新选择有关参数，改变b值，提高Fcr的大小，使其大于Fmax之值，以保证弹簧的稳定性。若受结构限制而不能改变参数时，就应该加装图b)、c)所示的导杆或导套，以免弹簧受载时产生侧向弯曲。 d+ ~% ]) a3 R. }0 i; P
' f# i& T# w1 q6 Z" z. F" Q, |+ {
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发表于 2008-1-3 16:38:34
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