圆柱弹簧的参数及几何尺寸

1、1圆柱弹簧的参数及几何尺寸1、弹簧的主要尺寸之樊仲川亿创作时间：二O二一年七月二十九日如图所示，圆柱弹簧的主要尺寸有：弹簧丝直径d、弹簧圈外径D弹簧圈内径D1,弹簧圈中径D2,节距t、螺旋升角a、自由长度H0等.2、弹簧参数的计算弹簧设计中，旋绕比（或称弹簧指数）C是最重要的参数之一.C=D2/d,弹簧指数愈小，其刚度愈大，弹簧愈硬，弹簧内外侧的应力相差愈大，资料利用率低；反之弹簧愈软.经常使用弹簧指数的选取拜见表.弹簧丝直径d（mm）0.512.567161840C7145125104104846弹簧总圈数与其任务圈数间的关系为：弹簧节距t一般按下式取：n（对压缩弹簧）；t=d（对拉伸弹簧）

2、；式中：入max-弹簧的最大变形量；-最大变形时相邻两弹簧丝间的最小距离，一般不小于0.1d.弹簧钢丝间距:8=t-d;弹簧的自由长度:H=n3+（n0-0.5）d（两端并紧磨平）；H=n3+（n0+1）d（两端并紧，但不磨平）.弹簧螺旋升角:,通常a取590.弹簧丝资料的长度:二屯珥cosa（对压缩弹簧）；如0COSCt（对拉伸弹簧）；其中I为钩环尺寸.2弹簧的强度计算1、弹簧的受力图示的压缩弹簧，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二FRcoa,弯矩M二FRsina,切向力Q二Fcosa和法向力N=Fsina（式中R为弹簧的平均半径）.由于弹簧螺旋角a的值不大（对于

3、压缩弹簧为690）,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.a的值较小时，COSa1,可取T=FR和Q=F.这种简化对于计算的准确性影响不大.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均为相反的标的目的.所以上述两种弹簧的计算办法可以一并讲述.2、弹簧的强度从受力阐发可见,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3、弹

4、簧的刚度圆柱弹簧受载后的轴向变形量式中n为弹簧的有效圈数；G为弹簧的切变模量.这样弹簧的圈数及刚度辨别为对于拉伸弹簧,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,经常使用1/2圈.为了包管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，且在任务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.4、稳定性计算压缩弹簧的长度较大时，受载后容易产生图a）所示的失稳现象，所以还应进行稳定性的验算.FFF图a图b图c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：弹簧两端均为回转端时,b<2.6;弹簧两端均为固定端时,b<5.3;弹簧两端一端固定而另一端回转时,b<3.7.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/（22.5）,其中临界载荷可按下式计算：Fcr二CBkHO式中,CB为不稳定系数，由下图查取.如果F>Fcr,应重新选择有关参数，改动b值,提高Fcr的大小，使其大于Fmax