弹簧刚度问题

redleaf

弹簧的中径、簧丝直径、有效圈数、弹簧的材料都相同的情况下，弹簧节距的变化会对弹簧的刚度造成什么样的影响？
哪位达人帮忙给解答一下！

jli

你可以找到一些经验公式，或者自己建立有限元模型，利用iSIGHT集成这些东西，做一个实验设计，找出其中一些变化关系

bbcui

机械手册查询一下

bbcui

机械手册查询一下

yangxj0713

圆柱螺旋弹簧受压或受拉时，弹簧丝的受力情况是完全一样的。现就圆柱螺旋压缩弹簧进行分析。


设压缩弹簧承受轴向载荷F（见图a）。弹簧丝由于具有升角α，故其通过弹簧轴线的截面A-A为椭圆形，上面作用着力F及扭矩 （见图b）。因而在弹簧丝的法向截面B-B上作用有横向力Fcosα、轴向力Fsinα、弯矩M=Tsinα及扭矩Tˊ= Tcosα（见图a）。 由于弹簧的螺旋升角一般取为α=5°～9°，故sinα≈0；cosα≈1。则弹簧丝B-B圆形截面上的受力可简化为只受横向力Fcosα=F和扭矩Tˊ= Tcosα=T。由横向力和扭矩在弹簧丝圆形截面内引起的剪应力为：


式中旋绕比(弹簧指数）C值的范围为4～16，即2C>>l，于是可在上式中取1+2C≈2C，以简化应力计算（实质为略去了横向剪应力τF）：


式中K为考虑弹簧丝的升角和曲率对弹簧丝中应力的影响而引进的一个补偿系数(或称曲度系数)。圆截面弹簧丝的补偿系数为：


弹簧丝截面中的应力分布如图c所示。由图可知，最大应力产生在弹簧丝截面内侧的m点。实践证明，弹簧的破坏也大多由这点开始。
2）簧丝直径d


二、弹簧的变形计算
圆柱螺旋压缩(拉伸)弹簧受载后的轴向变形量λ可根据材料力学关于圆柱螺旋弹簧变形量的公式求得:


式中：n为弹簧的有效圈数；G为弹簧材料的切变模量，查表2
1）最大轴向变形量
对于压缩弹簧和无预应力的拉伸弹簧，最大轴向变形量为：??? 　??????


对于有预应力的拉伸弹簧，最大轴向变形量为：


式中：F0为弹簧初拉力，按下式计算：


式中τ0′为预应力，在图1的阴影区内选取。
2）弹簧的工作圈数n


3）弹簧刚度kF


弹簧刚度与旋绕比C的三次方成反比，即C值对刚度的影响很大，C值愈大，刚度愈小。为了使弹簧本身较为稳定，不致颤动和过软，C值不能太大；但为避免卷绕时弹簧丝受到强烈弯曲，C值又不应太小，故C值的范围为4～16, 常用值为5～8。另外，kF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。