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圆柱螺旋扭转弹簧设计计算软件

圆柱螺旋扭转弹簧设计计算软件
  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。(见图)
  
  螺旋线圈构成的圆柱形弹簧,工作线圈间为恒定间距,能够承受垂直于环绕轴沿着卷绕方向和反方向的扭力。线径大于16mm的弹簧通常为冷卷。热成型弹簧用于强负载的直径大于10mm的较大尺寸弹簧。
  
  备注:该计算设计用于线圈卷绕方向的扭转负载,不计入弹簧内部或外部导向零件的支撑效果。也不计入出现的摩擦效果。线圈之间的可能的摩擦也不计入在内。
  
  适合中低负载
  
  线性工作特性
  
  相关低弹簧系数
  
  低费用
  
  扭簧按两种基本设计制造:紧和松(线圈间隙)。如果是静态负载,紧凑的线圈为推荐选项。但是,工作线圈之间出现摩擦,这将导致弹簧寿命减少。另外,线圈的过于接近的间隙阻止弹簧完美喷丸。
  
  备注: 承载负载过程中,在卷绕方向上的负载弹簧长度增加。热成型弹簧通常一定在线圈之间会有间隙。
  
  c=弹簧指数(c=D/d; c=D/t) [-]
  
  b=线宽[单位:mm, in]
  
  d=线径[单位:mm, in]
  
  D=中心弹簧直径[单位:mm, in]
  
  M=弹簧负载[Nmm, lb in]
  
  E=拉伸弹性模量[MPa, psi]
  
  k=扭转弹簧率[Nmm/°, lb in/°]
  
  Kb=曲线修正因数[-]
  
  LK=卷绕部分的长度[单位:mm, in]
  
  n=工作线圈数[-]
  
  p=线圈间距[单位:mm, in]
  
  t=线厚度[单位:mm, in]
  
  a=角度偏移 [°]
  
  d0=自由弹簧的角度[°]
  
  s=弹簧材料的弯曲应力 [MPa, psi]
  
  曲线修正因数
  
  修正因数显示弹簧来自曲线的额外应力
  
  弹簧功能尺寸
  
  扭簧的功能变形(引脚偏转)导致其尺寸变化。负载下沿着卷绕方向的弹簧直径减小。
  
  D"=D*n/((n+a)/360))
  
  另外:封闭卷绕弹簧长度增加
  
  L"=LK+d*(a/360)
  
  弹簧指数 c 4 - 16
  
  外径 De max. 350 mm
  
  工作线圈数 n min. 2
  
  比率 b/t 1 - 10
  
  卷绕部分长度 LK max. 800 mm
  
  长细比 LK/D 1 - 10
  
  考虑到应力集中的可能性发生,扭簧引脚的形状一定越简单越好。扭簧中使用的基本引脚类型可以参看下图。引脚设计的选择依据所需的弹簧安装方式,其尺寸以及所需的负载点到弹簧轴心的距离,同时,支撑引脚和工作引脚也会有所不同。
  
  A) 直线相切引脚
  
  B) 直线轴向引脚
  
  C) 法向外部引脚
  
  D) 法向内部引脚
  
  如果引脚全被固定,扭转弹簧线圈产生工作角度。如果一端引脚自由,负载时引脚弯曲。这将使引脚角度偏转量增加。引脚弯曲总量随着引脚长度的增加而增加。引脚固定安装增加了计算的精度,同时提高了弹簧的功能。

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