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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：
5 s6 y) N1 s9 c8 J7 E0 N ' Z9 P& k& ~+ q& {) W9 e4 {
弹簧节距t一般按下式取：
# D$ j% H" Q0 A9 v% p- i （对压缩弹簧）；% D0 f1 \% x. `) \' i& i- P
t=d （对拉伸弹簧）；
1 u W3 ]3 P5 L9 \式中：λmax --- 弹簧的最大变形量； ; R3 L# S7 @* ~3 i' x
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。
; D4 e9 e6 K5 Q$ D/ z# E, a9 e9 A3 W. B9 m7 \1 E& I V
弹簧钢丝间距：6 v8 d2 ?4 @# x
δ=t-d ；
- _8 @' i/ t% c9 W+ J8 D弹簧的自由长度：
2 K5 [6 C' ]& P6 u0 ? H=n•δ+(n0-0.5)d（两端并紧磨平）；
1 U5 a, T; S# L9 R3 ]7 V H=n•δ+(n0+1)d（两端并紧，但不磨平）。( G: w' v, z3 T. `0 `# U
弹簧螺旋升角： 4 v' J# j! S6 I% L: R7 r8 e
，通常α取5～90 。% L2 W. [# S; c, |9 v
弹簧丝材料的长度：
) J: x4 Y: m* w# Z) ~ （对压缩弹簧）；
7 q$ o' I5 Y% n% g （对拉伸弹簧）；
2 r3 L. R U( y' V6 X' h8 {其中l为钩环尺寸。/ ]( W5 _+ P! I3 R) W' d+ ^3 z$ F
2 弹簧的强度计算4 C, X: P9 S) p$ N4 o) j% L. c
$ A" w, _! d& Z0 |- T8 g6 o1、弹簧的受力 : w8 \; D$ c- l+ m, y
2 A p% J! o I% q. x. V/ R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。5 H* d" W& q6 t1 i! n: M' M
- T5 e9 v+ y @6 h2 p, L
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。 ! u: ~9 h, Y0 C% {; f4 P6 M
w+ w9 k+ [4 _; q% Y2、弹簧的强度 $ ~9 U: H: q+ {$ i( m' q$ K& h
6 t! @1 s) S8 l) u7 j# f7 F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 0 J$ I9 M& X V; ~
9 k# G$ B' B- W/ e3 H
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 1 ?9 U, L1 |: ~, l( |$ w3 z: V
3 S. Y$ [+ r0 q& {0 k1 ?& f , z4 S/ r# Z/ E' D+ b5 c' K
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 2 Y, H% d+ Q# |3 C4 S
* @3 f$ ~8 I# {0 X; O
3、弹簧的刚度
' H8 a: z! E" F( @0 w C
# O) f7 {) l3 |1 W$ L' I圆柱弹簧受载后的轴向变形量
9 ~ [' d1 o6 @0 J! v3 y
4 j, w. K; `. M( E& x0 L式中n为弹簧的有效圈数；G为弹簧的切变模量。; i$ b1 p& ]) Q- M; r2 u# M
这样弹簧的圈数及刚度分别为 , K6 q) J# b" ?
) h# \ u5 w' u# p* y# j
: N$ J, |+ g/ ?2 q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。
m! }; v/ R1 M( N: W6 h
2 B6 o6 Y' F4 k w$ ?' }4、稳定性计算 9 [8 m7 z. s( Q$ Q2 G9 O
$ g4 U3 \( f O) y
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。
E" `4 t& T7 J3 ?% K ) t5 H. W( b7 _) f! j* V( c
图a 图b 图c
$ N% _; R, @& a: P9 j4 \# ]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：3 v5 f, L, |0 o9 {! W
' r# w) _4 k4 b# P弹簧两端均为回转端时，b≤2.6；8 Y( d4 m% V* ?, z5 I
弹簧两端均为固定端时，b≤5.3 ；
% x* L3 q- o y2 u% _弹簧两端一端固定而另一端回转时，b≤3.7。
6 w% {* f- p+ i' C2 s
7 ~9 \, E/ y7 e$ P, f3 M! A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：* U9 q1 H% Z, X, [9 V- g
2 ]/ a1 ?6 i: f* p# V0 ^& U
Fcr=CBkH0/ o, S, Y/ [4 ]" v" K, _
' d0 j$ T# r! W式中，CB为不稳定系数，由下图查取。& k. f `% h9 O+ Z
7 R' {& i3 w9 w M/ K/ w: ]
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。 E/ j# k! y) ~0 M
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发表于 2008-1-3 16:38:34
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