张紧轮圆柱扭转弹簧扭矩计算方法
圆柱螺旋扭转弹簧计算公式（可编辑）（可编辑）
簧丝截面形状
抗弯截面系数 Zm 惯性距 l
扭转变形角 弯曲应力 σ
簧丝直径 d/mm
圈数 n
注:Kt、K′t 为扭转弹簧的曲度因子，Kt=（4C-1）/（4C-4）；K′t=（3C-1）/（3C-3）。
参数名称 工作扭矩 试验扭矩 工作扭转角 工作圈数
各圈间的间距 节距
螺旋角
符号 Ti Ts
n t α
关系式
安装时必须预加扭矩 T1
说明
对应于最大试验弯曲应力 的扭矩。对应的扭转变形角为 。
变形范围
所需的最少圈数 无间距的制造容易，有间距的特性线精度高
自由长度
H0
簧丝长度
L
注：对矩形截ห้องสมุดไป่ตู้弹簧，表中的 d 应相应地改用 a 或 b。
弹簧计算公式(压簧、拉簧、扭簧弹力)
压簧、拉簧、扭簧弹力计算公式压力弹簧压力弹簧的设计数据，除弹簧尺寸外，更需要计算出最大负荷及变位尺寸的负荷；·弹簧常数：以k表示，当弹簧被压缩时，每增加1mm距离的负荷(kgf/mm)；·弹簧常数公式（单位：kgf/mm）：G=线材的钢性模数：琴钢丝G=8000，不锈钢丝G=7300，磷青铜线G=4500 ，黄铜线G=3500d=线径Do=OD=外径Di=ID=内径Dm=MD=中径=Do-dN=总圈数Nc=有效圈数=N-2弹簧常数计算范例:线径=2.0mm , 外径=22mm , 总圈数=圈 ,钢丝材质=琴钢丝拉力弹簧拉力弹簧的 k值与压力弹簧的计算公式相同·拉力弹簧的初张力：初张力等于适足拉开互相紧贴的弹簧并圈所需的力，初张力在弹簧卷制成形后发生。
拉力弹簧在制作时，因钢丝材质、线径、弹簧指数、静电、润滑油脂、热处理、电镀等不同，使得每个拉力弹簧初始拉力产生不平均的现象。
所以安装各规格的拉力弹簧时，应预拉至各并圈之间稍为分开一些间距所需的力称为初张力。
·初张力=P-（k×F1）=最大负荷-（弹簧常数×拉伸长度）扭力弹簧·弹簧常数：以 k 表示,当弹簧被扭转时，每增加1°扭转角的负荷 (kgf/mm).·弹簧常数公式（单位：kgf/mm）:E=线材之钢性模数：琴钢丝E=21000 ,不锈钢丝E=19400 ,磷青铜线E=11200 ,黄铜线E=11200d=线径Do=OD=外径Di=ID=内径Dm=MD=中径=Do-d N=总圈数R=负荷作用的力臂p=。
圆柱螺旋压缩弹簧计算公式
圆柱螺旋压缩弹簧计算公式在设计和制造圆柱螺旋压缩弹簧时，我们需要了解一些基本的计算公式。
以下是一些常用的圆柱螺旋压缩弹簧计算公式。
1.弹簧的刚度：k=(Gd^4)/(8D^3n)其中，k为弹簧的刚度；G为弹簧材料的切变模量；d为弹簧线径；D为弹簧的平均直径；n为弹簧的有效圈数。
2.弹簧的刚度系数：弹簧的刚度系数是指单位长度的弹簧所具有的恢复力除以压缩或拉伸长度的比值。
弹簧的刚度系数可以通过以下公式计算：C=k/L其中，C为弹簧的刚度系数；k为弹簧的刚度；L为弹簧的压缩或拉伸长度。
3.弹簧的自由长度：弹簧的自由长度是指在没有外力作用下，弹簧的两端之间的距离。
弹簧的自由长度可以通过以下公式计算：L0=N*d其中，L0为弹簧的自由长度；N为弹簧的有效圈数；d为弹簧线径。
4.弹簧的负荷：弹簧的负荷是指施加在弹簧上的外力。
弹簧的负荷可以通过以下公式计算：F=k*δ其中，F为弹簧的负荷；k为弹簧的刚度；δ为弹簧的变形量。
5.弹簧的变形量：弹簧的变形量是指弹簧在受外力作用下的压缩或拉伸长度。
弹簧的变形量可以通过以下公式计算：δ=F/k其中，δ为弹簧的变形量；F为弹簧的负荷；k为弹簧的刚度。
6.弹簧的应变能：弹簧的应变能是指弹簧在外力作用下储存的弹性能量。
E=(1/2)*k*δ^2其中，E为弹簧的应变能；k为弹簧的刚度；δ为弹簧的变形量。
这些公式可以用于设计和计算圆柱螺旋压缩弹簧的各种参数。
通过合理选择弹簧材料、线径、有效圈数等参数，可以满足不同机械装置的弹簧弹性需求。
需要注意的是，以上公式是基于理想情况下的计算，实际应用时还需要考虑一些实际因素的影响，如材料的疲劳性、临界应力等。
在实际应用中，计算公式只是指导性的参考，需要结合具体的工程要求和实际情况进行综合考虑和调整。
为了确保弹簧的安全可靠性和性能，通常还需要进行弹簧的强度计算、疲劳寿命评估等工作。
总而言之，圆柱螺旋压缩弹簧的计算涉及多个参数和公式，需要按照具体的工程需求和实际情况进行综合考虑和调整。
张紧轮圆柱扭转弹簧扭矩计算方法
图 1 是一种汽车自动张紧轮的结构简图 ㊂ 扭
表 1 弹簧参数
自由高度 h mm) 0( 芯轴直径 d mm) 1( 工作高度 h( mm) 参数 数值 9. 1 5 2 8. 5 1 5
图 2 扭矩 - 转角曲线
底板 2. 芯轴 3. 偏心轮 4. 弹簧套座 5. 扭转弹簧 1. 皮带轮 7. 轴套 8. 端面锁片 6.
AR e v i s e dS o l u t i o nf o rM o m e n t -d e f l e c t i o nR e l a t i o no fT o r s i o nS r i n p g L iB a o f u L i uP i n f a n a n u n w e i g g F gJ , , S h a n h a iU n i v e r s i t S h a n h a i 2 0 0 0 7 2 g y g : A b s t r a c t T h ei n t e r a c t i o nb e t w e e nah e l i c a lt o r s i o ns r i n n di t sa c c e s s o r i e s( s r i n e a t sa n d p ga p gs )w s i n d l e a s i n v e s t i a t e dw i t h f i n i t e e l e m e n t c o n t a c t a n a l s i s . T h e r e s u l t o f s i m u l a t i o ns h o w s t h a t t h e p g y t w i s td e f o r m a t i o no f t h e s r i n a nb ed i v i d e da r o x i m a t e l i n t os e v e r a l s t a e sb t h ev a r i e t f c o n p gc p p y g y yo , t a c t r e i o n sb e t w e e nt h es r i n a r t s . A c c o r d i n l ap i e c e w i s e l i n e a r r e l a t i o no fm o m e n t -d e f l e c t i o n g p gp g y w a se s t a b l i s h e db a s e do ne l e m e n t a r h e o r fb e a m. I th a sb e e np r o v e dt h a tt h ee u a t i o n sp r e s e n t yt yo q h e r e i na r em o r ep r e c i s e t h a nt h ec l a s s i c a l a l o r i t h m sw h i c ht a k en oa c c o u n to f t h ee f f e c to f s r i n c g p ga c e s s o r i e s . : ; ; ; K e o r d s h e l i c a l t o r s i o ns r i n a u t o t e n s i o np u l l e f i n i t ee l e m e n t c o n t a c t a n a l s i s t w i s td e p g y y yw f o r m a t i o n
扭簧的扭矩计算公式(一)
扭簧的扭矩计算公式(一)扭簧的扭矩计算公式什么是扭簧的扭矩？扭簧是一种能够储存、释放扭转能量的弹簧，广泛应用于机械、汽车等领域。
其中，扭簧的扭矩是指扭簧在扭动时产生的力矩，也称为弹矩。
扭簧的扭矩计算公式扭簧的扭矩计算公式可以根据扭簧的结构和材料来确定。
以下是一些常见的扭簧的扭矩计算公式：1.一般弹簧材料扭矩计算公式：T=k⋅θ公式中，T表示扭矩，k表示弹簧的弹性系数，θ表示扭转角度。
示例说明：假设有一根弹簧，其弹性系数为 2 Nm/deg，扭转角度为45°，则根据公式可计算出扭矩为 90 Nm。
2.圆柱螺旋弹簧的扭矩计算公式：T=G⋅d 432⋅D⋅θ公式中，T表示扭矩，G表示剪切模量，d表示线径，D表示弹簧的平均直径，θ表示扭转角度。
示例说明：假设有一根圆柱螺旋弹簧，其剪切模量为 80 GPa，线径为 10 mm，平均直径为 100 mm，扭转角度为90°，则根据公式可计算出扭矩为 Nm。
3.方柱螺旋弹簧的扭矩计算公式：T=G⋅b 3⋅ℎ16⋅D⋅θ公式中，T表示扭矩，G表示剪切模量，b表示方柱螺旋弹簧的边长，ℎ表示方柱螺旋弹簧的高度，D表示弹簧的平均直径，θ表示扭转角度。
示例说明：假设有一根方柱螺旋弹簧，其剪切模量为 60 GPa，边长为 20 mm，高度为 30 mm，平均直径为 150 mm，扭转角度为180°，则根据公式可计算出扭矩为 Nm。
结论扭簧的扭矩计算公式根据扭簧的结构和材料的不同而有所区别。
通过选择合适的计算公式，可以准确计算出扭簧在扭动时产生的扭矩。
圆柱螺旋弹簧设计计算
N/mm2
N/mm N*mm C=D/d b=H0/d
二．基本计算公式 弹簧的强度和变形的基本计算公式
1．材料切应力：
8D
8c
d3 P k d2 P.
2.弹簧变形量： F
8D 3n Gd 4 P
8c 3n P
Gd
2
3.弹簧的刚度： P '
P F
Gd 4 8D 3 n
GD 8c4n
4.弹簧变形量： U PF D ' F 2
cos
材料切变模量 G，单位 N/mm2,以下是部分材料切变模量：
不锈钢丝： 71×103
硅青铜线： 41×103
锡青铜线： 40×103
铍青铜线： 44×103
热轧弹簧钢： 78×103
其余： 79×103
5
O 形密封圈安装用三槽尺寸（静密封）
mm
断面
沟槽
内切圆
do
S1
A
S2
d’
S3
1 0.08 0.04
弹簧，其最大值为： Hb=(n1+1.5)dmax。
22．弹簧节距： t=d+Fn/n+δ1=（0.28~0.25）D。δ1 称为余隙，是在最
大工作负荷 Pn 作用下，有效圈相互之间应保留的间隙，一般取为 δ1≥ 0.1d
4
23．节距 t 自由高度 Ho 之间的近似关系式见下表：
总圈数 n1，圈
节距 t,mm
6 0.3 0
18 3.515 9.704
23.59%
1.381
* 5.7 25.518 7.600.3 28.880 4.452 15.567
21.89%
3.362
扭转弹簧计算公式
扭转弹簧计算公式
扭转弹簧是一种常用的机械弹簧，广泛应用于汽车、机械设备、电子产品等领域。
扭转弹簧的主要作用是通过扭转产生相对于轴线的弹性变形来储存和释放能量。
在实际应用中，我们需要计算扭转弹簧的一些重要参数，如刚度、最大扭转角、应变能等，以便设计和选择合适的弹簧。
计算扭转弹簧的公式主要包括以下几个方面：
1.扭转刚度计算公式：
扭转刚度是指扭转弹簧单位扭转角度所需要的力矩。
扭转刚度可以用公式表示为：
k=(Gd⁴/32nD⁴)*(π/180)*(N/L)
其中，k为扭转刚度，G为剪切模量，d为弹簧材料的直径，n为扭转弹簧的圈数，D为扭转弹簧的直径，N为扭转弹簧的总匝数，L为扭转弹簧的长度。
2.最大扭转角计算公式：
最大扭转角是指扭转弹簧在弹性范围内能够扭转的最大角度。
最大扭转角可以用公式表示为：
θ=T/(k*D⁴*n/32)
其中，θ为最大扭转角，T为应力，k为扭转刚度，D为扭转弹簧的直径，n为扭转弹簧的圈数。
3.应变能计算公式：
应变能是指扭转弹簧在弹性范围内储存的能量，可以用公式表示为：
U=(T²*D²)/(4k)
其中，U为应变能，T为应力，D为扭转弹簧的直径，k为扭转刚度。
以上是常用的扭转弹簧计算公式，通过这些公式可以计算出扭转弹簧的一些重要参数，为弹簧的设计和选择提供参考。
需要注意的是，公式中使用的单位应该保持一致，例如力的单位使用牛顿，长度的单位使用米，弹簧的直径、材料的直径以及弹簧的长度等需要根据实际情况进行测量和计算。
扭簧的扭力计算公式
扭簧的扭力计算公式（原创实用版）目录1.扭簧的概念及分类2.扭簧的扭力计算公式3.扭簧的设计与应用4.扭簧计算软件的介绍及使用5.结论正文一、扭簧的概念及分类扭簧，又称扭转弹簧，是一种用于存储和释放角能量的弹性元件。
它主要通过绕簧体中轴旋转力臂以静态固定某一装置。
扭簧可以分为单扭簧和双扭簧两种类型，根据其端部的固定方式，又可以分为固定式和可调式两种。
二、扭簧的扭力计算公式扭簧的扭力计算公式如下：F (Ed4)(3670nD) L.E其中，F 表示扭力；Ed4 表示弹簧模量（一般取 20000）；d 表示线径；n 表示有效圈数；D 表示中径；L 表示扭臂长度。
弹簧的扭力主要取决于它的弹性系数的大小，而弹性系数的大小主要取决于材料、横截面积和单位长度内的圈数。
三、扭簧的设计与应用在设计扭簧时，需要考虑以下几个方面：1.弹簧材料的选择：根据使用环境和承受力矩的大小，选择合适的弹簧材料，如琴钢丝、不锈钢丝、磷青铜线等。
2.弹簧尺寸的确定：根据承受力矩的大小和安装空间，确定弹簧的线径、中径和长度。
3.弹簧的端部固定方式：根据使用场景选择合适的端部固定方式，如固定式或可调式。
扭簧广泛应用于各种机械设备、仪器仪表和汽车等行业，主要用于存储和释放角能量，实现扭矩或旋转力的传递和控制。
四、扭簧计算软件的介绍及使用扭簧计算软件是一款可以帮助用户快速计算扭簧扭矩、弹力、刚度和长度的工具。
其中包含了很多弹簧弹力公式、扭簧计算公式、弹簧刚度计算公式、弹簧长度计算公式等。
用户只需输入弹簧的相关参数，软件即可自动计算出扭力、弹力等结果，方便用户在扭力弹簧设计中起到辅助作用。
五、结论扭簧作为一种重要的弹性元件，在工程应用中具有广泛的应用前景。
通过掌握扭簧的扭力计算公式，可以更好地进行扭簧的设计与应用。
弹簧计算公式
弹簧计算公式弹簧计算公式是用来计算弹簧的弹力的数学公式。
弹簧是一种用来存储和释放能量的弹性元件，广泛应用于各种机械装置和工具中。
根据弹簧的形状和用途，可以分为压簧、拉簧和扭簧。
下面将分别介绍这三种弹簧的弹力计算公式。
1.压簧弹力计算公式压簧是一种用于承受压缩力的弹簧，通常由钢丝绕成螺旋形。
压簧的弹力与其形状、材料的物理性质以及受到的压缩力有关。
压簧的弹力计算公式如下：F=k*x其中，F表示弹簧的弹力，k是一个常数，称为簧系数，x是压簧的变形量。
压簧的弹力与其变形量呈线性关系，即弹簧的弹力与其压缩或拉伸的距离成正比。
簧系数k的大小取决于弹簧的材料和几何形状。
2.拉簧弹力计算公式拉簧是一种用于承受拉力的弹簧，通常由钢丝绕成螺旋形。
拉簧的弹力与其形状、材料的物理性质以及受到的拉力有关。
拉簧的弹力计算公式如下：F=k*x其中，F表示弹簧的弹力，k是一个常数，称为拉簧的刚度系数或簧系数，x是拉簧的变形量。
拉簧的弹力与其变形量呈线性关系，即弹簧的弹力与其拉伸或压缩的长度成正比。
簧系数k的大小取决于弹簧的材料和几何形状。
3.扭簧弹力计算公式扭簧是一种用于承受扭转力的弹簧，通常由钢丝绕成螺旋形。
扭簧的弹力与其形状、材料的物理性质以及受到的扭转力矩有关。
扭簧的弹力计算公式如下：T=k*φ其中，T表示弹簧的扭力，k是弹簧的刚度系数或簧系数，φ是弹簧的扭转角度。
扭簧的弹力与其扭转角度成正比。
簧系数k的大小取决于弹簧的材料和几何形状。
需要注意的是，以上的公式都是基于线性弹性假设的情况下推导出来的。
实际上，弹簧的变形行为通常是非线性的，因此在计算弹力时需要考虑非线性效应，例如在变形量较大或载荷较高的情况下。
除了弹力的计算公式，还可以根据实际需要计算弹簧的弹性系数、刚度系数、临界长度等参数。
这些参数对于设计和选择弹簧具有重要意义，可以保证弹簧在工作过程中具有足够的弹性和耐力。
扭簧扭矩计算公式
扭簧扭矩计算公式（实用版）目录1.扭簧扭矩计算公式的概念与应用背景2.扭簧扭矩计算公式的推导与解释3.扭簧扭矩计算公式在实际应用中的例子4.扭簧扭矩计算公式的局限性与改进方向正文扭簧扭矩计算公式是一种计算物体在扭转过程中产生的扭矩的数学公式。
扭簧是一种常见的弹性元件，广泛应用于各种扭转控制系统中，例如，汽车底盘系统、发动机曲轴、电机等。
在这些应用中，计算扭簧扭矩对于分析系统的力学性能和设计控制策略具有重要意义。
一、扭簧扭矩计算公式的概念与应用背景扭簧扭矩计算公式是基于弹性力学原理推导得到的。
扭簧在受到外力作用时，会产生扭转变形，这种变形会导致一个力矩，即扭矩。
根据胡克定律，弹性元件的应变与施加的力成正比，可以得到扭簧扭矩计算公式。
二、扭簧扭矩计算公式的推导与解释扭簧扭矩计算公式为：T = G * (α * l)其中，T 表示扭矩，G 表示扭簧的弹性模量，α表示扭簧的扭转角度，l 表示扭簧的长度。
这个公式的推导过程如下：假设有一个长为 l 的扭簧，在扭转过程中产生了一个角度α。
根据胡克定律，扭簧所受的力 F 与施加的力矩 M 的关系为：F =G * αM = F * l将 F 代入 M 的公式中，得到：M = G * α * l由于扭矩 T 等于力矩 M，所以：T = G * α * l这就是扭簧扭矩计算公式。
三、扭簧扭矩计算公式在实际应用中的例子假设有一个电机，它的额定功率为 P，额定转速为 n。
根据电机的额定功率和额定转速，可以求出电机的额定扭矩 T：T = P / (2 * π * n / 60)将 P、n 代入公式，得到：T = P * 60 / (2 * π * n)这个公式实际上就是扭簧扭矩计算公式在电机领域的具体应用。
四、扭簧扭矩计算公式的局限性与改进方向扭簧扭矩计算公式虽然可以用于计算物体在扭转过程中产生的扭矩，但它也有一些局限性。
例如，它只能计算线性扭转，不能计算非线性扭转；它只能计算静载荷下的扭矩，不能计算动载荷下的扭矩等。
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本文以汽车自 动 张 紧 轮 为 应 用 对 象 , 探讨圆
( ) 对弹簧末端施加角位移 , 扭转弹簧 ㊂ 2 1. 2 结果及分析 取 表 1 所 示 的 弹 簧 参 数, 弹簧丝材料为 ㊂ 对扭转弹簧首端先后施加两种约束 : 完全 6 5 M n , , 固定和周向位移固定 分别进行有限元分析 结果 如图 2 和图 3 所示 ㊂
中国机械工程第 2 1 卷第 1 9期2 0 1 0年1 0 月上半月
圆柱扭转弹簧扭矩计算方法的改进
李宝福
摘要 : 对圆柱螺旋扭转弹簧组件进行有限元接触分析 , 模拟了 扭 转 弹 簧 在 扭 转 变 形 过 程 中 弹 簧 丝 ㊁
上海大学 , 上海 , 2 0 0 0 7 2
刘平芳
樊俊伟
弹簧座和芯轴之间的相互作用 ㊂ 模拟分析表明 , 随着扭转弹簧和芯轴之间接触区的演变 , 扭转弹簧的扭 转变形存在明显的阶段性 ㊂ 根据模拟结果 , 按弯曲梁理论推导出了扭转 弹 簧 的 分 段 线 性 扭 矩 - 转 角 公 式 ㊂ 提出的圆柱螺旋扭转弹簧扭矩计算方法在自动张紧轮扭转弹簧的设计中取得了满意的效果 ㊂ 与不 考虑芯轴的支撑作用的传统设计方法相比 , 该计算方法具有更高的精度 ㊂ 关键词 : 圆柱扭转弹簧 ; 自动张紧轮 ; 有限元接触分析 ; 扭曲变形 中图分类号 : U 4 6 4. 2 ) 文章编号 : 1 0 0 4 1 3 2 X( 2 0 1 0 1 9 2 3 1 8 0 4
簧丝直径 d( mm) 中径 D0( mm) 有效圈数 n 0 参数 数值 2. 3 2. 9 0 4 3 5
1 扭簧组件的有限元分析
转弹簧 5 安装在底 板 1 和 偏 心 轮 3 之 间 , 为皮带 轮 6 提供扭力 , 使皮带轮 6 压紧皮带 , 从而提供张 偏心轮 3 和弹 簧 套 座 4 等 多 个 零 件 的 制 约 , 表 1㊁ 现出的力学行为是相关零件共同作用的结果 ㊂ 这 些相关零件 构 成 了 弹 簧 组 件 ㊂ 为 了 便 于 讨 论 , 我 们将弹簧组 件 简 化 成 由 4 个 零 件 组 成 的 弹 簧 组 其中上下弹簧座 限 制 弹 簧 的 轴 向 变 形 , 芯轴限制 弹簧内径方向的变形 ㊂ 件: 弹簧 ㊁ 上 端 面 弹 簧 座㊁ 下 端 面 弹 簧 座 和 芯 轴㊂ 紧力 ㊂ 在 图 1 中 , 扭转弹簧5的变形受到了底板
AR e v i s e dS o l u t i o nf o rM o m e n t -d e f l e c t i o nR e l a t i o no fT o r s i o nS r i n p g L iB a o f u L i uP i n f a n a n u n w e i g g F gJ , , S h a n h a iU n i v e r s i t S h a n h a i 2 0 0 0 7 2 g y g : A b s t r a c t T h ei n t e r a c t i o nb e t w e e nah e l i c a lt o r s i o ns r i n n di t sa c c e s s o r i e s( s r i n e a t sa n d p ga p gs )w s i n d l e a s i n v e s t i a t e dw i t h f i n i t e e l e m e n t c o n t a c t a n a l s i s . T h e r e s u l t o f s i m u l a t i o ns h o w s t h a t t h e p g y t w i s td e f o r m a t i o no f t h e s r i n a nb ed i v i d e da r o x i m a t e l i n t os e v e r a l s t a e sb t h ev a r i e t f c o n p gc p p y g y yo , t a c t r e i o n sb e t w e e nt h es r i n a r t s . A c c o r d i n l ap i e c e w i s e l i n e a r r e l a t i o no fm o m e n t -d e f l e c t i o n g p gp g y w a se s t a b l i s h e db a s e do ne l e m e n t a r h e o r fb e a m. I th a sb e e np r o v e dt h a tt h ee u a t i o n sp r e s e n t yt yo q h e r e i na r em o r ep r e c i s e t h a nt h ec l a s s i c a l a l o r i t h m sw h i c ht a k en oa c c o u n to f t h ee f f e c to f s r i n c g p ga c e s s o r i e s . : ; ; ; K e o r d s h e l i c a l t o r s i o ns r i n a u t o t e n s i o np u l l e f i n i t ee l e m e n t c o n t a c t a n a l s i s t w i s td e p g y y yw f o r m a t i o n
, : J o u r n a l o fS o l i d sa n dS t r u c t u r e s 2 0 0 3, 4 0( 1) 1 3 ‐ 2 3. ( 编辑
] N o n l o c a lE l a s t i cB a ri nT e n s i o n[ J . I n t e r n a t i o n a l
[ ] 田红亮㊃2 3 1 8㊃
] 表面温升的分形 模 型 [ 三 峡 大 学 学 报: 自然科学 J .
圆柱扭转弹簧扭矩计算方法的改进
李宝福
刘平芳
樊俊伟
程设计要求 ㊂
柱螺旋扭转弹簧 组 件 的 变 形 规 律 , 提出更为精确 的扭矩计算方法 ㊂
卢湘帆 )
[ ] P 8 o l c a r o u A A,E t s i o nI .A n a l t i c a lA r o x i m a y p y p p , ( ) : J o u r n a l o fT r i b o l o 1 9 9 9, 1 2 1 2 2 3 4 ‐ 2 3 9. g y
了相应的修正公式 ㊂ 注意到这些设计模型均以弹 簧丝作为独立的研究对象 , 很少考虑弹簧座 ㊁ 芯轴 的支撑作用 ㊂ 然 而 , 在实际应用中扭转弹簧往往 和弹簧座 ㊁ 芯轴等零件配套使用 , 弹簧丝的变形不 可避免地 受 到 它 们 的 影 响 而 表 现 出 明 显 的 非 线 性 ㊂ 因此 , 上述设 计 方 法 可 以 用 于 估 算 扭 转 弹 簧 的刚度和强度 , 但计算精度往往不能满足一些工
图 1 汽车自动张紧轮
件之间的作用关系比较复杂 ㊂ 下面用有限元接触 分析模拟扭转弹 簧 的 变 形 过 程 , 研究扭转弹簧的 1. 1 有限元分析模型 应用有限 元 分 析 软 件 A N S Y S模拟扭转弹簧 的变形过程 ㊂ 鉴于分析的目的是揭示弹簧的变形 规律 , 为了提高分析效率 , 可以建立较为简化的分 / 析模型 ㊂ 于是 , 我们 假 设 : ①弹簧的首末1 2圈为 平圈 , 忽略工作臂 , 其余各圈均等节距 ; ② 芯轴为圆 柱体刚体 ; ③ 上下两个端面的弹簧座为刚性平面 ㊂ 芯轴 ㊁ 弹簧的首末 圈 分 别 和 上 下 端 面 弹 簧 之 间 的 接触关 系 均 用 C ONT A 1 7 5和 T A R G E 1 7 0接触 单元模拟 ㊂ 进行 : 扭转弹 簧 变 形 过 程 的 模 拟 分 两 个 加 载 步 骤 ( ) 上 弹 簧 座 向 下 平 移, 压缩弹簧到工作 1 高度 ; 弹簧用 3 D 梁单元 B E AM 4 离 散㊂ 弹 簧 丝 和 变形规律 ㊂
0 引言
汽车自动张紧轮是发动机正时机构和前端附件
[ ] 1
曲变形 , 忽略弹簧丝的扭转 ㊁ 剪切和拉伸变形的影
带传动系统的张紧装置 , 其张紧力㊁ 张紧刚度和阻 尼等力学特性对发动机的正时精度㊁ 轴系的运动平 稳性和皮带寿命等有重要影响㊂这些力学特性主要 由自动张紧轮中的扭转弹簧决定㊂如何精确设计扭 转弹簧是自动张紧轮设计中的一个关键问题㊂ 算公式 , 进行扭转弹簧的强度和刚度设计 长期以来 , 工程上主要采用一组简化设计计
[ ] P 1 0 i s a n oA A, F u s c h iP. C l o s e dF o r mS o l u t i o n f o r a ( ) : 版, 2 0 1 0, 3 2 2 6 5 ‐ 7 1.
组 设计公式基于以下假设 : ①只考虑弹簧丝的弯
收稿日期 : 2 0 0 9 1 0 0 9
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响; ② 扭 转 变 形 中 弹 簧 始 终 保 持 圆 柱 螺 旋 状 态㊂ 在这个计算模型中 , 弹簧的转角和扭矩是线性的 ㊂ 在此 基 础 上 , 有 人 研 究 了 弹 簧 节 距㊁ 弹 簧 丝 曲 率㊁
] 5 轴线倾斜 [ 等对 弹 簧 强 度 和 刚 度 的 影 响 , 并提出
] ’ o fJ o i n tS u r f a c e s[ J . J o u r n a lo fX i a nU n i v e r s i t f yo [ ] E ,F 7 t s i o nI r o n tI .A M o d e l f o rS t a t i cS e a l i n e r gP [ ] f o r m a n c eo fE n dF a c eS e a l s J . T r i b o l o r a n s a c g yT , ( ) : t i o n s 1 9 9 4, 3 7 1 1 1 1 ‐ 1 1 9.