弹簧的刚度.doc

、弹簧的刚度
 
 
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分别为


对于拉伸弹簧,n>20时,一般圆整为整圈数,n<20时,可圆整为1/2圈;对于压缩弹簧总圈数n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。
 
 
2、弹簧的强度
 
 
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

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

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 = FRcosα,弯矩 M= FRsinα,切向力FQ = Fcosα和法向力 NF = 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。
当拉伸弹簧受轴向拉力F时,弹簧丝横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。
4、稳定性计算
 
 
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。
 
 
 
 
图a 图b 图c
 
 
为了便于制造和避免失