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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：
7 e, S% k; c( |* u" G
* w, S" N# E2 m弹簧节距t一般按下式取：
8 U' T5 N. B0 k3 m. I: `1 V （对压缩弹簧）；
' \! U5 d' d y0 X( e7 Wt=d （对拉伸弹簧）；
5 T W% k" O. L( q' X( C4 n' E式中：λmax --- 弹簧的最大变形量； ! U* S7 F- x* x7 u
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。, t: l0 }8 [2 [
& H4 a* q- q( u& l- m
弹簧钢丝间距：
1 E) x9 y a% d5 @4 g1 V) C δ=t-d ；
) f* `1 h+ W. _6 F: q% G1 Z; D% Q弹簧的自由长度：
& o( e# W1 V3 @ f0 N a H=n•δ+(n0-0.5)d（两端并紧磨平）；
; r9 N1 S8 `5 |3 ^' ?- r H=n•δ+(n0+1)d（两端并紧，但不磨平）。
! e& s' I) N/ J" t弹簧螺旋升角： % \6 P- v. @- w8 H. g4 H: U
，通常α取5～90 。
3 T* d: G2 w2 g- M* `& M弹簧丝材料的长度： S* F' e6 E8 g0 S. ~0 W% @4 l
（对压缩弹簧）； , K: n( V( l$ O) H3 b9 q9 l
（对拉伸弹簧）；
3 w' P' [6 z: G) a其中l为钩环尺寸。
e8 F! J- ?2 l, c. `- m6 J4 I0 k p2 弹簧的强度计算
* k8 k, z% R9 I2 e% z* w8 K/ [
6 \* B# s2 `" B. `/ E$ ]1、弹簧的受力 0 W, E3 H. O; h M5 ~7 g% }3 L& L
3 ^8 D, P) m+ G; k# ?0 [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。
+ E# _% u. P7 l# @9 \
' W. }8 B6 `& j6 e' k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。
5 O4 z6 ]6 J, A: R0 R$ _3 s; }( i4 U) z
2、弹簧的强度 ' b- e4 ~0 _2 w7 N I, K6 H
! U6 n, l s/ D$ S% U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
* {2 Y N( K4 H) ?7 ]( `% }
5 n: g% t& U3 }- L, P6 U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 9 c. }; |/ e4 y" T' s
2 Y0 G) f, {# A: C$ j/ Y 2 y( ?4 `2 T# r" q) S; o
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
' K! ~; A j* e1 Q4 `9 L 1 Y1 Y* [- N& S# l& Y% X
3、弹簧的刚度 7 G" L$ @) K" y# j: [
' A. m# _4 G1 u# r+ V3 u
圆柱弹簧受载后的轴向变形量 4 D! A& I% P h4 c4 i
' p# g2 k2 I1 S0 B Y0 ]
式中n为弹簧的有效圈数；G为弹簧的切变模量。
# r5 R) @: z6 S& H( @# T/ y这样弹簧的圈数及刚度分别为 ' r, ~2 S+ \) E- \
6 F( }0 Q/ ?, p2 {3 r5 I
, W/ n. }) R3 y
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。
5 E( Q6 {& u% y- b: e0 d7 R
1 K3 F$ T# v& i# D z5 d! l4 N4、稳定性计算
' O, X" @) v4 y) q: ^5 E0 J( A$ O. p6 F
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。 3 \$ \ L7 f- u9 X
\* i+ U$ i! k( u9 A) |: u图a 图b 图c- v0 X" Y% X' M: ~, J; @5 E
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：' A* k0 v; H; ?" s* ]2 C
) [; X* o4 [3 H, r5 y+ K6 X弹簧两端均为回转端时，b≤2.6；! K( U5 }' ^. S+ |" r1 Y$ U
弹簧两端均为固定端时，b≤5.3 ；
7 _* O# ~7 h: k" V. \, p# C弹簧两端一端固定而另一端回转时，b≤3.7。
5 [0 J, n9 ?( O5 c S& ?
+ K; U2 f/ I6 _1 z1 Y. l, X& A( Q" n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：
* H o1 }! g o3 V- u
5 v/ A7 S# _+ B! p7 H Fcr=CBkH0+ C9 O1 w( x0 p7 L5 l6 M$ \
4 r/ W5 q; B& |
式中，CB为不稳定系数，由下图查取。
2 c$ ]# `6 n6 G( W& z' ]! I
4 ^6 A) G1 Y& x m5 q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。
5 c& Y3 _5 n7 l! ?4 C0 c! n! S+ | 8 T/ P9 z/ ]; h1 V% e! Y
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发表于 2008-1-3 16:38:34
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