圓柱螺旋壓縮(拉伸)彈簧的幾何參數和特性曲線
一、圓柱螺旋彈簧的結構
圓柱螺旋彈簧的端部結構形式很多,壓縮彈簧的兩端各有3/4-5/4 圈與鄰圈并緊,只起支持作用,不參與變形,故稱支撐(或死圈)。支撐圈兩端面與彈簧座接觸,常見的端部結構有并緊磨平的YI型和并緊不磨平的YⅡ型兩種,如圖10-16所示。在重要場合應采用YI型以保證兩支承端面與彈簧的軸線垂直,從而使彈簧受壓時不致歪斜,兩端磨平部分的長度不少于3/4圈,彈簧絲末端厚度一般為d/4。
拉伸彈簧的端部制出掛鉤,以便安裝和加載,常用的端部結構形式如圖10-17所示。其中,LI型和LⅡ型制造方便,應用廣泛,但因在掛鉤過渡處產生很大的彎曲應力,故只宜用于彈簧絲直徑d≤
二、基本參數和幾何尺寸
圓柱螺旋彈簧的主要參數和幾何尺寸有:彈簧絲直徑d,彈簧圈外徑D、內徑D1和中徑D2,節距t和螺旋升角α,彈簧工作圈數n和彈簧自由高度H。
圓柱螺(luo)旋壓縮(拉伸)彈簧的結構(gou)尺寸計算(suan)公式見(jian)
注:δ為彈簧在最大工作載荷下,相鄰兩圈簧絲之間的距離,通常取δ≥0.1d;sλmAx為彈簧的最大變型量
三、圓柱螺旋彈簧的特性曲線
彈簧在彈性范圍內變形,其變形量隨載荷的變化而變化,表示彈簧工作過程中所受載荷與變形量之間關系的曲線。稱為彈簧的特性曲線。特性曲線給設計彈簧時的受力分析提供了方便,同時也是彈簧質量檢驗或試驗的重要依據。
圖10-19所示為圓柱螺旋壓縮彈簧及其特性曲線。彈簧在未受載荷時,自由高度為Hv。安裝彈簧時,為使它能可靠地穩定在工作位置上,通常預加一初始載荷F1,此時彈簧的高度由H0被壓縮到H1,其壓縮量為λ1。當彈簧工作時,在最大工作載荷F2作用下,彈簧高度被壓縮到H2,相應的壓縮量為λ2。彈簧的工作行程h=λ2-λ1。為保證彈簧安全可靠的工作,在F2作用下彈簧絲中產生的應力不應超過材料的許用應力[r]。當彈簧的載荷增加到極限載荷Flim時彈簧高度被壓縮到Hlim,其壓縮變形量為λlim。此時彈簧絲中的應力剛好達到材料的彈性極限。
設計彈簧時,彈簧的初始載荷通常取為:F1=(0.1-0.5)F2。最大工作載荷F2按工作要求確定,但為保證彈簧的正常工作,應使F2≤0.8Flim。
按卷繞方式不同,拉伸彈簧分無初應力和有初應力兩種。無初應力拉伸彈簧的特性曲線與壓縮彈簧的特性曲線相同。初應力是在彈簧卷繞過程中,由各圈彈簧并緊而產生的內應力造成的,這個力稱為初拉力F。只有外載荷超過初拉力F0后,彈簧才開始變形。彈簧產生單位變形量所需的載荷,稱為彈簧剛度,用K表示。對于等節距的圓柱螺旋壓縮(拉伸)彈簧,其特性曲線為一斜直線,即彈簧所產生的變形量λ與其所承受的載荷F成正比例關系,故剛度K=F/λ=常數,這種彈簧稱為定剛度彈簧。
彈簧的特性曲線除了上述的定剛度直線外,按其結構形式的不同,還有剛度漸增型、剛度漸減型等多種形式。