目前,廣泛應(yīng)用的彈簧應(yīng)力和變形的計(jì)算公式是根據(jù)材料力學(xué)推導(dǎo)出來(lái)的。若無(wú)一定的實(shí)際經(jīng)驗(yàn),很難設(shè)計(jì)和制造出高精度的彈簧,隨著設(shè)計(jì)應(yīng)力的提高,以往的很多經(jīng)驗(yàn)不再適用。例如,彈簧的設(shè)計(jì)應(yīng)力提高后,螺旋角加大,會(huì)使彈簧的疲勞源由簧圈的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)移到外側(cè),所有的計(jì)算也只是給我們一個(gè)大的方向從而減少研發(fā)成本。

扭簧按兩種基本設(shè)計(jì)制造:緊和松(線(xiàn)圈間隙)。如果是靜態(tài)負(fù)載,緊湊的線(xiàn)圈為推薦選項(xiàng)。但是,工作線(xiàn)圈之間出現(xiàn)摩擦,這將導(dǎo)致彈簧壽命減少。另外,線(xiàn)圈的過(guò)于接近的間隙阻止彈簧完美噴丸。

c = 彈簧指數(shù)(c=D/d; c=D/t) [-]
b = 線(xiàn)寬[單位:mm, in]
d = 線(xiàn)徑[單位:mm, in]
D = 中心彈簧直徑[單位:mm, in]
M = 彈簧負(fù)載[Nmm, lb in]
E = 拉伸彈性模量[MPa, psi]
k = 扭轉(zhuǎn)彈簧率[Nmm/°, lb in/°]
Kb = 曲線(xiàn)修正因數(shù)[-]
LK = 卷繞部分的長(zhǎng)度[單位:mm, in]
n = 工作線(xiàn)圈數(shù)[-]
p = 線(xiàn)圈間距[單位:mm, in]
t = 線(xiàn)厚度[單位:mm, in]
a =角度偏移 [°]
d0 =自由彈簧的角度[°]
s =彈簧材料的彎曲應(yīng)力 [MPa, psi]
曲線(xiàn)修正因數(shù)
修正因數(shù)顯示彈簧來(lái)自曲線(xiàn)的額外應(yīng)力
彈簧功能尺寸
扭簧的功能變形(引腳偏轉(zhuǎn))導(dǎo)致其尺寸變化。負(fù)載下沿著卷繞方向的彈簧直徑減小。
D"=D*n/((n+a)/360))
另外:封閉卷繞彈簧長(zhǎng)度增加
L"=LK+d*(a/360)
| 彈簧指數(shù) c | 4 - 16 |
| 外徑 De | max. 350 mm |
| 工作線(xiàn)圈數(shù) n | min. 2 |
| 比率 b/t | 1 - 10 |
| 卷繞部分長(zhǎng)度 LK | max. 800 mm |
| 長(zhǎng)細(xì)比 LK/D | 1 - 10 |
考慮到應(yīng)力集中的可能性發(fā)生,扭簧引腳的形狀一定越簡(jiǎn)單越好。扭簧中使用的基本引腳類(lèi)型可以參看下圖。引腳設(shè)計(jì)的選擇依據(jù)所需的彈簧安裝方式,其尺寸以及所需的負(fù)載點(diǎn)到彈簧軸心的距離,同時(shí),支撐引腳和工作引腳也會(huì)有所不同。
A) 直線(xiàn)相切引腳
如果引腳全被固定,扭轉(zhuǎn)彈簧線(xiàn)圈產(chǎn)生工作角度。如果一端引腳自由,負(fù)載時(shí)引腳彎曲。這將使引腳角度偏轉(zhuǎn)量增加。引腳彎曲總量隨著引腳長(zhǎng)度的增加而增加。引腳固定安裝增加了計(jì)算的精度,同時(shí)提高了彈簧的功能。