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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：
2 b- e: b) L+ h% \8 {% Z
2 [& t6 w5 U! D3 |弹簧节距t一般按下式取： 7 z9 ~+ u5 q X0 @0 m- W9 l# B$ g
（对压缩弹簧）；* l/ m' ^+ M* Y
t=d （对拉伸弹簧）；
0 Y" H+ J' l' s2 ~式中：λmax --- 弹簧的最大变形量； 0 L3 f: T i$ x D7 ]
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。
) y! a& B, ~" T! D( a+ ]- k9 [4 ~
7 B, |6 D* f# ^0 Y4 e+ w: e o: h弹簧钢丝间距：
, y# a2 \4 A% `! I0 X9 \* d7 M4 Y δ=t-d ； C- g# ~" t' A+ ~; K! C
弹簧的自由长度：
) r/ y1 u/ x1 N" M1 z H=n•δ+(n0-0.5)d（两端并紧磨平）；
0 Y F; X: O0 l' j! `* ` H=n•δ+(n0+1)d（两端并紧，但不磨平）。7 \2 D7 F3 n `0 d) ?- w' F
弹簧螺旋升角： # K1 R- N9 Q, L2 B. F3 I H8 x
，通常α取5～90 。5 ?; D2 @* Z l I# [9 b
弹簧丝材料的长度： + v8 {: v: Q- C4 Z# v2 h
（对压缩弹簧）；
* G6 z+ A+ ]$ Z1 o （对拉伸弹簧）；
- T7 z* s/ Z/ Q6 B- P其中l为钩环尺寸。
/ G- A) H" f- H$ C7 \. i0 h/ d( }( S2 弹簧的强度计算+ s9 r, X) O' t8 I! N5 P1 ^8 w
: Z& I# `) F+ F2 v1、弹簧的受力
/ p+ l( _. u: ` % ]8 z* ]0 F; t/ v/ g
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。0 Y9 V1 d: l) @' S2 V
) H5 W: W1 z3 g0 [: [$ I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。
3 ]; N& z( o: `4 g, g2 I' S& V0 Q: G1 C% I. Y: N
2、弹簧的强度
; T q# h2 [$ C# g5 A- u0 x9 g- @! I6 h6 Y3 f$ Z
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
" B4 T9 B+ _4 D) A) F% ~6 ?
0 _# a% ~/ a) p% |8 R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 s+ c% a7 h! Y- `
0 N X$ `8 k* d% B- N7 s2 k
3 V+ D4 L) L0 E; N# W: i5 g( _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 - J* T; \) f2 G, `8 ^
& D2 r+ C. J9 Z" V$ X$ g0 M# ~
3、弹簧的刚度 + V8 b8 B; V" |/ u# B1 D/ }
7 y$ c# a3 }" Y3 e& D( R* j圆柱弹簧受载后的轴向变形量 ' R0 ?$ [4 \3 v6 w
; j3 K m6 O0 Z: u: F
式中n为弹簧的有效圈数；G为弹簧的切变模量。8 }% h" G, k0 m. K. o; g/ K
这样弹簧的圈数及刚度分别为
+ ^; y7 i0 l X! T+ N9 q+ X% U & @ M3 B0 D" b; B" i; U/ u# o4 F
) ]. J4 Y" s& e2 N2 I$ o ]) B- F
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。& K+ k1 P; B- [( }
@* p" d9 m* G6 c' |! F* w
4、稳定性计算 - R J% ~9 T# U+ W1 B
7 W% s1 c1 }8 q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。
j2 r$ H, y$ U3 o2 U5 k, r ; G+ K" f( p% X8 C; _
图a 图b 图c
( n4 Q6 q/ V' k% L8 F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：
& P9 _. w( d$ T1 ?
6 u% t* |$ K! }! _$ U/ v/ C弹簧两端均为回转端时，b≤2.6；5 f! R) l% t7 F9 O3 r( y
弹簧两端均为固定端时，b≤5.3 ；
- E+ H5 e( ?; Y/ Y8 z9 o, @. N: V弹簧两端一端固定而另一端回转时，b≤3.7。
; a3 n! U6 D G; [1 o" f
2 G4 n# b1 A2 o6 R, a7 b! V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：% i. B, N; y) g4 \- l
4 X8 ^5 `, ^$ M, I9 q+ ? Fcr=CBkH0& @: L' Z! \! L
) { d* s1 G3 q z. q& S式中，CB为不稳定系数，由下图查取。
/ g; `* y" M- m" ?5 K
& d, a" |& S6 ^8 u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。
* m* H* l( _$ a* r2 T% `, y9 H4 P
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发表于 2008-1-3 16:38:34
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