十六章弹簧设计 《机械设计基础》教案(机电专业90学时) 产生扭转,各圈相互间即具有一定的压紧力,弹簧丝中也产生一定的初拉力。弹簧工作时,必须 以载荷的一部分Fo克服弹簧圈之间的压紧力,弹簧采开始伸长 三、弹簧强度和刚度计算 在设计圆柱螺旋弹簧时,通常根据强度准则确定弹簧的直径D和弹簧丝的直径d,根据刚度 准则确定弹簧的工作n。由于圆柱螺旋压缩(拉伸)弹簧的额工作载荷均沿弹簧的轴线作用,因 此它们的应力和变形计算是相同的。下面九以螺旋圆柱 压缩弹簧为例进行分析 1、弹簧中的应力 如图所示为圆柱螺旋压缩弹簧,其中径为D2。在 通过其轴线的剖面上,直径为d的弹簧丝剖面是椭圆形的。由于螺旋升角很小(α≤9°),工程上 可以近似地看作圆剖面。把弹簧地轴向载荷F移到这个剖面,剖面上作用有转矩T=和剪 2 切力F。剪切力F所引起的剪切应力和转矩T所引起的最大剪切应力分别为 4F 和 T 8FD 所以,弹簧丝剖面上的最大剪切应力为:r 8FD20.5 C称为弹簧指数(又称为旋绕比),所以 最大剪切应力发生在弹簧丝的内侧处,如图所示。 如果考虑螺旋升角和弹簧丝曲率等的影响,可以对上式进行修正,可以得到比较精确的计算 公式第十六章 弹簧设计 《机械设计基础》教案（机电专业 90 学时） 291 产生扭转，各圈相互间即具有一定的压紧力，弹簧丝中也产生一定的初拉力。弹簧工作时，必须 以载荷的一部分 F0 克服弹簧圈之间的压紧力，弹簧采开始伸长。 三、弹簧强度和刚度计算 在设计圆柱螺旋弹簧时，通常根据强度准则确定弹簧的直径 D 和弹簧丝的直径 d，根据刚度 准则确定弹簧的工作 n。由于圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧的额工作载荷均沿弹簧的轴线作用，因 此它们的应力和变形计算是相同的。下面九以螺旋圆柱 压缩弹簧为例进行分析。 1、弹簧中的应力 如图所示为圆柱螺旋压缩弹簧，其中径为 D2 。在 通过其轴线的剖面上，直径为 d 的弹簧丝剖面是椭圆形的。由于螺旋升角很小（α≤9º），工程上 可以近似地看作圆剖面。把弹簧地轴向载荷 F 移到这个剖面，剖面上作用有转矩 2 FD2 T = 和剪 切力 F 。剪切力 F 所引起的剪切应力和转矩 T 所引起的最大剪切应力分别为： 1 2 4 d F   = 和 3 2 2 8 d FD Z T p   = = 所以，弹簧丝剖面上的最大剪切应力为： ) 2 (1 8 2 3 2 D d d FD = +   令 d D C 2 = C 称为弹簧指数（又称为旋绕比），所以： ) 0.5 (1 8 3 2 d C FD = +   最大剪切应力发生在弹簧丝的内侧处，如图所示。 如果考虑螺旋升角和弹簧丝曲率等的影响，可以对上式进行修正，可以得到比较精确的计算 公式