圓柱彈簧的參數(shù)及幾何尺寸

1、1圓柱彈簧的參數(shù)及幾何尺寸1、彈簧的主要尺寸之樊仲川億創(chuàng)作時間：二O二一年七月二十九日如圖所示，圓柱彈簧的主要尺寸有：彈簧絲直徑d、彈簧圈外徑D彈簧圈內(nèi)徑D1,彈簧圈中徑D2,節(jié)距t、螺旋升角a、自由長度H0等.2、彈簧參數(shù)的計算彈簧設計中，旋繞比（或稱彈簧指數(shù)）C是最重要的參數(shù)之一.C=D2/d,彈簧指數(shù)愈小，其剛度愈大，彈簧愈硬，彈簧內(nèi)外側的應力相差愈大，資料利用率低；反之彈簧愈軟.經(jīng)常使用彈簧指數(shù)的選取拜見表.彈簧絲直徑d（mm）0.512.567161840C7145125104104846彈簧總圈數(shù)與其任務圈數(shù)間的關系為：彈簧節(jié)距t一般按下式?。簄（對壓縮彈簧）；t=d（對拉伸彈簧）

2、；式中：入max-彈簧的最大變形量；-最大變形時相鄰兩彈簧絲間的最小距離，一般不小于0.1d.彈簧鋼絲間距:8=t-d;彈簧的自由長度:H=n3+（n0-0.5）d（兩端并緊磨平）；H=n3+（n0+1）d（兩端并緊，但不磨平）.彈簧螺旋升角:,通常a取590.彈簧絲資料的長度:二屯珥cosa（對壓縮彈簧）；如0COSCt（對拉伸彈簧）；其中I為鉤環(huán)尺寸.2彈簧的強度計算1、彈簧的受力圖示的壓縮彈簧，當彈簧受軸向壓力F時,在彈簧絲的任何橫剖面上將作用著：扭矩T二FRcoa,彎矩M二FRsina,切向力Q二Fcosa和法向力N=Fsina（式中R為彈簧的平均半徑）.由于彈簧螺旋角a的值不大（對于

3、壓縮彈簧為690）,所以彎矩M和法向力N可以忽略不計.因此，在彈簧絲中起主要作用的外力將是扭矩T和切向力Q.a的值較小時，COSa1,可取T=FR和Q=F.這種簡化對于計算的準確性影響不大.當拉伸彈簧受軸向拉力F時,彈簧絲槽剖面上的受力情況和壓縮彈簧相同，只是扭矩T和切向力Q均為相反的標的目的.所以上述兩種彈簧的計算辦法可以一并講述.2、彈簧的強度從受力闡發(fā)可見,彈簧受到的應力主要為扭矩和橫向力引起的剪應力,對于圓形彈簧絲系數(shù)Ks可以理解為切向力作用時對扭應力的修正系數(shù),進一步考慮到彈簧絲曲率的影響,可得到扭應力式中K為曲度系數(shù).它考慮了彈簧絲曲率和切向力對扭應力的影響一定條件下鋼絲直徑3、彈

4、簧的剛度圓柱彈簧受載后的軸向變形量式中n為彈簧的有效圈數(shù)；G為彈簧的切變模量.這樣彈簧的圈數(shù)及剛度辨別為對于拉伸彈簧,n1>20時,一般圓整為整圈數(shù),n1<20時,可圓整為1/2圈；對于壓縮彈簧總圈數(shù)n1的尾數(shù)宜取1/4、1/2或整圈數(shù),經(jīng)常使用1/2圈.為了包管彈簧具有穩(wěn)定的性能,通常彈簧的有效圈數(shù)最少為2圈.C值大小對彈簧剛度影響很大.若其它條件相同時,C值愈小的彈簧，剛度愈大，彈簧也就愈硬；反之則愈軟.不過,C值愈小的彈簧卷制愈困難，且在任務時會引起較大的切應力.此外,k值還和G、d、n有關,在調(diào)整彈簧剛度時,應綜合考慮這些因素的影響.4、穩(wěn)定性計算壓縮彈簧的長度較大時，受載后容易產(chǎn)生圖a）所示的失穩(wěn)現(xiàn)象，所以還應進行穩(wěn)定性的驗算.FFF圖a圖b圖c為了便于制造和避免失穩(wěn)現(xiàn)象出現(xiàn)，通常建議彈簧的長徑比b=H0/D2按下列情況取為：彈簧兩端均為回轉端時,b<2.6;彈簧兩端均為固定端時,b<5.3;彈簧兩端一端固定而另一端回轉時,b<3.7.如果b大于上述數(shù)值時，則必須進行穩(wěn)定性計算，并限制彈簧載荷F小于失穩(wěn)時的臨界載荷Fcr.一般取F=Fcr/（22.5）,其中臨界載荷可按下式計算：Fcr二CBkHO式中,CB為不穩(wěn)定系數(shù)，由下圖查取.如果F>Fcr,應重新選擇有關參數(shù)，改動b值,提高Fcr的大小，使其大于Fmax