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发表于 2008-1-3 16:10:32
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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： - e% a; {! o. ?, v( L R$ Z
$ H# s% R, _& r8 K; j弹簧节距t一般按下式取： 7 z/ x$ H0 C: j# x. Z* o+ H
（对压缩弹簧）；: J& S2 f' L5 B5 u& _6 [. ^
t=d （对拉伸弹簧）；, d2 x! G2 j4 I: ^9 U. o) T
式中：λmax --- 弹簧的最大变形量；
! v! \' x: ?5 k& EΔ --- 最大变形时相邻两弹簧丝间的最小距离，一般不小于0.1d。
) M# @2 h+ U5 ?2 A% s% R/ t/ B
4 z% Y7 ?* _) }弹簧钢丝间距：
- ?4 ^+ o7 U2 `$ z δ=t-d ；( v. |# ]/ U) x9 B# w# ]# Q
弹簧的自由长度：
& n$ O3 K- n% i4 O H=n•δ+(n0-0.5)d（两端并紧磨平）； - h3 D# G Z8 a2 X" u& O
H=n•δ+(n0+1)d（两端并紧，但不磨平）。* ^4 L( r! ^$ B- u
弹簧螺旋升角：
/ W( ~8 y2 Y3 Y9 U T2 v" [8 g ，通常α取5～90 。; b5 O0 w8 o! E! n6 i- _1 H
弹簧丝材料的长度： 1 j5 ]7 y* u) P1 i! v/ ]( [) A
（对压缩弹簧）；
# j% K* _' |. l! k1 I/ c （对拉伸弹簧）；* }( J9 D# N, J4 [" b _) k
其中l为钩环尺寸。, g- `8 N, N# [7 p, j2 E
2 弹簧的强度计算6 Y% _$ s% o, h! R- u
& [0 C7 ?7 b G% o3 V4 h8 e1、弹簧的受力
, _' W; q! n2 {; ~1 ]# ~3 ` ; ^. \! [) A9 f* b
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。' W' j9 n7 z; B
0 K0 P. u7 Q, M1 B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。 , e- m2 _% q J& W' p8 P: G; i
. c+ z! k+ c$ x- J9 }0 f! D2、弹簧的强度 q* u! Q5 U2 H2 c* V% P2 B3 [
' N9 ^, G: c8 h
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
) a' `! h% F/ a f$ w / Z% W) z7 J X, Q, O
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
5 `- D( R8 D. P' ?4 P " x4 p# K! U4 o; d
8 d# }1 {- O+ S1 ]; E+ _# `
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 ( q. y- ~" V- j% ?9 X/ Q
7 f: S& W9 \. L! A
3、弹簧的刚度 1 i) g1 I( p( ^5 n5 |2 I# S
' L$ m8 y0 E/ D: i8 R. B2 O
圆柱弹簧受载后的轴向变形量 . i8 E9 M, r; ^" i( V6 {6 p
$ L. m% K7 t, c+ w. h式中n为弹簧的有效圈数；G为弹簧的切变模量。, ^ V- c* G3 w; y( U
这样弹簧的圈数及刚度分别为
0 H3 d! z, W' Y Z2 ~1 v! a! [ % C: N; X% _4 C: ^
, d1 x7 n( [ d- |% h6 Y% x
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。( T5 h. T W& B- a9 }
. Z E0 M5 h- x# y4 }4、稳定性计算
* c8 `3 Z+ |" |; U/ s @2 a: C U/ O4 |) B
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。 " d6 R5 u4 D/ |
! I: c: @$ z" D9 ?/ u% h
图a 图b 图c
. D' L7 `7 f) V; ?4 [# \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：( ?" ?4 B: W+ \! n: q$ C
c, q4 [3 V- z- n, H
弹簧两端均为回转端时，b≤2.6；
& T) Y# }) J! n/ y. F& J) b2 B" b弹簧两端均为固定端时，b≤5.3 ；
$ z# N" ~% A# ~/ R弹簧两端一端固定而另一端回转时，b≤3.7。/ u2 \. _" E- v) T8 s
, b" W& j* d# W9 q; ^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：
$ q; {7 u: }* e2 x6 R
6 ]" S; V9 ~' V Fcr=CBkH06 C+ c) T! U5 {; i+ @
# h$ g1 F; \! {5 h8 @4 m6 h) G% i
式中，CB为不稳定系数，由下图查取。; T4 X) S+ ?5 T
3 U( e/ f5 M2 e) D4 {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。 ) X$ i7 [0 v& O0 U. p# _; Q& k
* u- J l" r t$ A9 V
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发表于 2008-1-3 16:38:34
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