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压簧弹力计算公式

返回列表 来源: 发布日期: 2024.12.01
压簧,也被称为压缩弹簧,是一种普遍存在的机械部件,被广大的设备和系统所采用。弄清压簧弹力计算公式,对设计选择适当弹簧是非常重要的。文中将对压簧弹力计算公式及有关参数进行详细描述。
一、计算压簧弹力的公式

压簧弹力计算公式中涉及到许多参数,其中主要有剪切弹性模量G,线径d,有效圈数n,中心直径D和弹簧系数k等。具体计算公式如下:

1、弹簧刚度的计算公式:
微信图片_20241129205914
其中:
G为剪切弹性模量,单位通常为MPa(兆帕)或psi(磅力/平方英寸)。对钢丝来说,G值在8000MPa左右;对不锈钢而言,其G值在7200MPa左右。
d为弹簧线径,单位为mm(毫米)或in(英寸)。
n为有效圈数,表示弹簧能保持相同节距的圈数。
D为弹簧中心直径,即弹簧的平均直径,单位为mm或in。

2、弹簧工作力度的计算公
其中:
F是弹簧的工作力度,也就是弹簧被压缩或者拉伸时所受到的作用力,其单位是N(牛顿)或者lb(磅力)。
k是以N/mm或者lb/in表示的弹簧系数或刚度。
s为弹簧的变形量,即弹簧从自由长度压缩或拉伸到的长度变化量,单位为mm或in。

二、详细介绍了压簧的参数

除了上面提到的公式参数,压簧的设计和计算还需要考虑其他多种参数:
1、弹簧总长:弹簧总长度包括有效圈数部和支撑圈数部。
2、工作高度:弹簧处于工作状态时的高度。
3、自由高度:弹簧不受力时的高度公式H0Total = nt • tons + (n2) −0.5)⋅d,其中nt岣是有效圈数,t是节距,n2岣是指支撑圈数,d是指线径。

4、弹簧展开长度:绕制弹簧时所需钢丝的长度,计算公式根据弹簧类型(压簧或拉簧)有所不同。

5、弹簧旋绕比:弹簧中径D和钢丝直径d的比值,影响其应力及变形特性。


三、计算实例

假定我们拥有一根钢丝做的压簧,它的参数是:
钢丝的剪切弹性模量为G=8000 MPa
线径d=2 mm
有效圈数为n≠10
中心直径D=20 mm
弹簧的总长及自由高度都是知道的,但是这里主要是刚度的计算
对弹簧刚度进行了计算:
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再假定弹簧由自由长度压缩成一定的工作长度且变形量s=5 mm时弹簧的工作力度:

F = 2.5 = 10 N 


四、压簧弹力计算所涉及到的参数较多,计算公式也比较复杂,但是只要对其进行合理地选取与计算,就能精确地获得弹簧工作时弹力及变形特性。对设计工程师来说,理解和掌握这些公式及参数对选择适当的弹簧类型及规格是非常重要的。文中对压簧弹力计算公式和有关参数进行了详细描述,并用算例展示了其计算过程。希望通过这些内容能够帮助读者对压簧弹力计算公式有更深入的了解与运用,并对设计与选择适合自己的弹簧起到强有力的辅助作用。
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