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文档简介

材料力学课堂讨论2/1/20231密圈螺旋弹簧的应力和变形一、螺旋弹簧及其应用1.圆柱形螺旋弹簧（1）簧丝轴线—空间螺旋线（2）簧丝直径d（3）弹簧圈平均直径D（4）螺旋角2.密圈螺旋弹簧<5时，密圈可认为簧丝横截面与弹簧轴线在同一平面内，2/1/202323.螺旋弹簧的应用（1）缓冲减振车轮轮轴弹簧（2）控制运动凸轮机构压紧弹簧内燃机气阀弹簧（3）测力计弹簧秤2/1/20233二、弹簧应力计算1.簧丝截面内力截面法取脱离体，C为截面形心，如图所示，截面内力有剪力和扭矩。C解得由平衡方程2/1/202342.簧丝横截面应力当d<<D时，可略去簧丝曲率的影响，近似用直杆公式计算应力。C（1）剪力引起剪应力假设均匀分布，方向同V1（2）扭矩引起剪应力22max截面上剪应力2三角形分布，垂直于半径线，边缘最大2/1/20235（3）总剪应力靠近轴线的内侧点A处，总剪应力最大1截面上任一点的剪应力为1和2的矢量和。22maxC当D/d>10时，可略去剪力的影响，上式简化为2/1/202363.实用修正公式基于上述两点理由，公式需要经过修正，才能用于实际计算：（1）簧丝曲率存在影响，D/d越小，影响越大（2）剪力引起的剪应力1在截面上并不均匀分布弹簧曲度系数：弹簧指数c：4.弹簧强度条件簧丝最大剪应力不超过允许值弹簧钢的许用剪应力可达数百兆帕2/1/20237三、弹簧的变形1.弹簧的伸长或缩短量设在力F作用下弹簧的伸长（缩短）量为，其值由胡克定律计算或k为弹性系数或弹簧刚度FFFF2/1/202382.弹簧刚度（1）外力功（2）应变能设弹簧有效圈数为n（扣除两端与簧座接触部分后的圈数），则簧丝的长度为只考虑扭转变形能FF2/1/20239（3）能量守恒由机械能守恒得到弹簧刚度的计算公式弹簧刚度也可以实际测定。3.减振效果

k小减振效果好，k大减振效果差。（1）减小簧丝直径d，但同时应力增大了（2）增加簧丝圈数n

（3）加大弹簧圈的平均直径D

2/1/202310例题某柴油机的气阀弹簧，簧圈平均直径D=119mm，簧丝直径d=14mm，有效圈数n=5。材料的[]=350MPa，G=80GPa。弹簧工作时的总压缩变形=55mm

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