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材料力學課堂討論2/1/20231密圈螺旋彈簧的應力和變形一、螺旋彈簧及其應用1.圓柱形螺旋彈簧（1）簧絲軸線—空間螺旋線（2）簧絲直徑d（3）彈簧圈平均直徑D（4）螺旋角2.密圈螺旋彈簧<5時，密圈可認為簧絲橫截面與彈簧軸線在同一平面內，2/1/202323.螺旋彈簧的應用（1）緩沖減振車輪輪軸彈簧（2）控制運動凸輪機構壓緊彈簧內燃機氣閥彈簧（3）測力計彈簧秤2/1/20233二、彈簧應力計算1.簧絲截面內力截面法取脫離體，C為截面形心，如圖所示，截面內力有剪力和扭矩。C解得由平衡方程2/1/202342.簧絲橫截面應力當d<<D時，可略去簧絲曲率的影響，近似用直桿公式計算應力。C（1）剪力引起剪應力假設均勻分布，方向同V1（2）扭矩引起剪應力22max截面上剪應力2三角形分布，垂直于半徑線，邊緣最大2/1/20235（3）總剪應力靠近軸線的內側點A處，總剪應力最大1截面上任一點的剪應力為1和2的矢量和。22maxC當D/d>10時，可略去剪力的影響，上式簡化為2/1/202363.實用修正公式基于上述兩點理由，公式需要經(jīng)過修正，才能用于實際計算：（1）簧絲曲率存在影響，D/d越小，影響越大（2）剪力引起的剪應力1在截面上并不均勻分布彈簧曲度系數(shù)：彈簧指數(shù)c：4.彈簧強度條件簧絲最大剪應力不超過允許值彈簧鋼的許用剪應力可達數(shù)百兆帕2/1/20237三、彈簧的變形1.彈簧的伸長或縮短量設在力F作用下彈簧的伸長（縮短）量為，其值由胡克定律計算或k為彈性系數(shù)或彈簧剛度FFFF2/1/202382.彈簧剛度（1）外力功（2）應變能設彈簧有效圈數(shù)為n（扣除兩端與簧座接觸部分后的圈數(shù)），則簧絲的長度為只考慮扭轉變形能FF2/1/20239（3）能量守恒由機械能守恒得到彈簧剛度的計算公式彈簧剛度也可以實際測定。3.減振效果

k小減振效果好，k大減振效果差。（1）減小簧絲直徑d，但同時應力增大了（2）增加簧絲圈數(shù)n

（3）加大彈簧圈的平均直徑D

2/1/202310例題某柴油機的氣閥彈簧，簧圈平均直徑D=119mm，簧絲直徑d=14mm，有效圈數(shù)n=5。材料的[]=350MPa，G=80GPa。彈簧工作時的總壓縮變形=55mm

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