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目前,广泛应用的弹簧应力和变形的计算公式是根据材料力学推导出来的。若无一定的实际经验,很难设计和制造出高精度的弹簧,随着设计应力的提高,以往的很多经验不再适用。例如,弹簧的设计应力提高后,螺旋角加大,会使弹簧的疲劳源由簧圈的内侧转移到外侧
,所有的计算也只是给我们一个大的方向从而减少研发成本。下面我给大家介绍下大至的计算方法。
拉伸弹簧的拉力、变形和强度计算与压缩弹簧基本相同,两者只是受力、变形和应力的方向相反。因此,压缩弹簧的基本计算公式同样可以应用于拉伸弹簧。密圈螺旋拉伸弹簧在冷卷时形成的内力,其值为弹簧开始产生拉伸变形时所需要加的作用力,为拉伸弹簧的初拉力。初拉力与材料的种类、性能、直径和弹簧的旋绕比、耳环的型式、长短以及弹簧的加工方法都有直接的关系,用冷拔成形并经过强化处理的钢丝且经冷卷成形后的拉伸密圈弹簧,都有一定的初拉力。不锈弹簧钢丝与碳素弹簧钢丝制成的弹簧比较,初拉力要小12%左右,弹簧消应力回火处理的温度越高,初拉力越小;制成弹簧需要经热处理淬火的拉伸弹簧就投有初拉力.
螺旋的线圈做成的圆柱形弹簧,工作线圈之间为恒定间隙,可以吸收外部轴向力。线mm的弹簧线圈为冷成型。热成型弹簧一定是用于线mm的高负载产品上。拉伸弹簧通常为圆线或圆棒做成。方形线圈很少用。
考虑到固定挂钩形状和设计对弹簧工作寿命减少和无法做到完美的喷丸效果。不推荐使用拉伸弹簧于疲劳负载弹簧上。如果必须使用拉伸弹簧于疲劳负载,建议避免使用固定挂钩而选择其他的弹簧固定方式。
曲线修正因数线圈弯曲导致额外的弯曲应力。因此计算使用修正系数来修正拉伸。圆线圈弹簧,修正系数通过所给弹簧卷绕比率来定义,比率通过几个经验公式计算 。计算使用下面的关系式:ks=1+0.5/c
方形截面线圈弹簧,修正系数由来自适当的列线图中所给弹簧指数和b/h比率来定,计算中的修正系数已经包含于形状系数
内应力出现在弹簧线圈的卷绕过程中,它的数量依据弹簧的材料,弹簧指数以及卷绕方式。通常数值在一下范围内
拉伸弹簧通常使用几种不同高度和特性的挂钩来固定(A..J)。从技术角度讲,固定挂钩是最好的解决方案,但是,这也带来弹簧负载的一些确定问题。弹簧负载带给挂钩集中的负载应力,该负载应力可能明显地高于弹簧线圈所计算的应力。针对在挂钩中产生的弯曲应力,小圈(类别 I, J)或双圈(类别 D, E)是最佳方案。针对由线变成线圈所产生的集中的扭转应力,侧边整圈(类别 C,E,I)是最佳方案。对于挂钩的独立设计,以下挂钩高度值指定如下:
热成型弹簧,方形线圈弹簧以及循环负载弹簧通常无弹簧卡钩使用(M..O. design)。无固定挂钩弹簧使用边缘线圈固定,弹簧功能变形中线圈间距不会变化。