弹簧轴向刚度与横向刚度试验数据分析
弹簧刚度
弹簧刚度科技名词定义中文名称：弹簧刚度英文名称：stiffness of spring定义：产生单位变形量的弹簧载荷。
应用学科：机械工程（一级学科）；机械零件（二级学科）；弹簧（三级学科）以上内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布1、弹簧的刚度是载荷增量dF与变形增量dλ之比，即产生单位变形所需的载荷，弹簧的刚度计算公式为F'=dF/dλ。
特性线为渐增型的弹簧，刚度随着载荷的增加而增大；而渐减型的弹簧，刚度随着载荷的增加而减少。
至于直线型的弹簧，刚度则不随载荷变化而变化，即F'=dF/dλ=F/λ=常数。
因此，对于具有直线型特性线的弹簧，其刚度也成为弹簧常数。
2、单位力使弹簧所产生的变形，即刚度的倒数称为弹簧的柔度。
3、计算：弹簧刚度是指使弹簧产生单位变形的载荷，用C和CT分别表示拉（压）弹簧的刚度与扭转弹簧的刚度，其表达式如下：对于拉压弹簧其中：F --- 弹簧轴向拉（压）力；λ --- 弹簧轴向伸长量或压缩量；对于扭转弹簧T --- 扭转弹簧的扭矩；Φ--- 扭转弹簧的扭转角。
[1]20.3.2 弹簧刚度1、定义：弹簧刚度是指使弹簧产生单位变形的载荷，用K和K T分别表示拉（压）弹簧的刚度与扭转弹簧的刚度，其表达式如下：对于拉压弹簧对于扭转弹簧其中：F --- 弹簧轴向拉（压）力；λ--- 弹簧轴向伸长量或压缩量；T --- 扭转弹簧的扭矩；ø--- 扭转弹簧的扭转角。
2、弹簧刚度与弹簧特性的关系图a）所示的直线型弹簧，其刚度为一常数。
这种弹簧的特性曲线越陡，弹簧刚度相应愈大，即弹簧愈硬；反之则愈软。
图b）所示的弹簧特性曲线为刚度渐增型，即弹簧随变形量的增大其刚度越大，且在最大或冲击载荷作用时，仍具有较好的缓冲减振性能，故多使用弹簧特性曲线具有该型曲线的走向。
图c）所示弹簧特性曲线为刚度渐减型，即弹簧刚度随变形的增大而越小。
为了在冲击动能一定时，获得较小冲击力，则应使用具有刚度渐减型特性曲线的弹簧为宜。
《弹簧受力分析》PPT课件
C=D2/d 7~14 5~12 5~10 4~9 4~8 4~6
8FC
d 2
1
0.5 C
88FFCC
dd22
由于0.5/C远小于1，故由F
引起的剪切应力可忽略。
潘存云教授研制
Kτ T
τF τF τ∑
m
若考虑螺旋升角和簧丝曲率 对应力集中的影响，实际应力 分布与理论分析有差别。
其值可直接查表下表可得
潘存云教授研制
新疆大学专用
3 4 5 6 7 8 9 10 12 14 16 18 20
压缩弹簧或 无预应力的拉伸弹簧
n=--8-F-Gm-da-xC-3--λmax
Lh为钩环展开长度 λn ---工作变形量
n〉2
作者： 潘存云教授
续表16-4 圆柱螺旋弹簧几何尺寸计算
单位：mm
参数名称及代号
计算公式
压缩弹簧
拉伸弹簧
备注
总圈数n1
节距 p 轴向间距δ 展开长度L
冷卷： n1=n+(2~2.5) YII型热卷： n1=n+(1.5~2)
横向力: F” =Fcosα
轴向力: F’ =Fsinα
潘存云教授研制
B
A
F F”
T’=Tcosα
M=Tsinα αT
α
B
A
A-A
B-B
扭矩： T’=Tcosα
弯矩： M=Tsinα ∵ α =5˚ ~9˚ ∴ sinα≈ 0, cos α≈ 1 故截面B-B上的载荷可近似取为：
T d T’
潘存云教授研制
实践证明：弹簧内侧m点最容 易产生破坏。
新疆大学专用
未考虑簧丝 曲率的应力
弹簧刚度计算范文
弹簧刚度计算范文弹簧的刚度是衡量弹簧变形程度的重要指标。
弹簧刚度表示单位力作用在弹簧上产生的变形量。
计算弹簧刚度有多种方法，以下将介绍两种常用的计算方法：基于钢丝直径和长度计算的工程经验法和基于物理力学计算的数学公式法。
1.基于钢丝直径和长度计算的工程经验法这种方法是基于弹簧直径和长度来计算刚度的。
首先，需要测量弹簧的外径和内径，并计算出弹簧的平均直径。
然后，根据钢丝的直径来计算弹簧的有效直径，一般可以采用以下公式：De=D-d其中，De为弹簧的有效直径，D为弹簧的平均直径，d为钢丝的直径。
接下来，需要测量弹簧的长度，并计算出有效长度。
有效长度是指在弹簧运动过程中真正起作用的长度。
根据弹簧的形状和安装方式的不同，可以采用以下公式计算有效长度：Le=L-2*Nt*D其中，Le为有效长度，L为弹簧的总长度，Nt为弹簧的圈数，D为弹簧的平均直径。
最后，根据经验公式计算弹簧的刚度：k=(G*d^4)/(8*De^3*Nt)其中，k为弹簧的刚度，G为弹簧材料的切变模量，d为钢丝的直径，De为弹簧的有效直径，Nt为弹簧的圈数。
2.基于物理力学计算的数学公式法这种方法是基于物理力学原理来计算弹簧刚度的。
首先，需要测量弹簧的弹性系数(k)和线径(d)。
弹性系数是衡量弹簧材料刚度的物理量，可以通过实验测量或查找相应材料的弹性系数数据表得到。
接下来，根据物理力学原理和弹簧的几何特性，可以利用以下公式计算弹簧刚度：k=(G*d^4)/(8*D^3*Nt)其中，k为弹簧的刚度，G为弹簧材料的切变模量，d为弹簧的线径，D为弹簧的外径，Nt为弹簧的圈数。
要注意的是，以上计算方法都是基于理想条件下的计算，实际情况下可能会受到材料的非线性变形、弯曲等因素的影响，因此计算结果只能作为参考。
在实际工程中，弹簧刚度的计算通常是通过实验测量来确定。
可以通过在实验室或者工业生产线上对弹簧进行加力变形测试，然后通过测量应变或位移来计算弹簧的刚度。
弹簧单圈刚度和弹簧刚度
弹簧单圈刚度和弹簧刚度弹簧的刚度是衡量弹簧在受外力作用下的变形程度的物理量，也是弹簧恢复原状的能力。
弹簧的刚度与其材料的性质以及弹簧的几何形状有关。
其中，弹簧单圈刚度和弹簧刚度是两个与弹簧刚度相关的重要概念。
弹簧单圈刚度指的是弹簧在单位长度内所能承受的切向力大小。
单圈刚度可以通过以下公式表示：k1 = (Gd^4)/(64D^3n)其中，k1是单圈刚度，G是弹簧材料的剪切模量，d是弹簧线径，D是弹簧直径，n是弹簧的有效圈数。
弹簧刚度指的是单位长度内弹簧所能承受的轴向力大小。
弹簧刚度可以通过以下公式表示：k = (Gd^4)/(8D^3n)其中，k是弹簧刚度，G是弹簧材料的剪切模量，d是弹簧线径，D是弹簧直径，n是弹簧的有效圈数。
从上述公式可以看出，弹簧单圈刚度和弹簧刚度都与弹簧材料的剪切模量、弹簧线径、弹簧直径以及弹簧的有效圈数有关。
1. 弹簧材料的性质对刚度的影响：弹簧材料的剪切模量是影响弹簧刚度的重要因素之一。
剪切模量越大，弹簧的刚度也就越大。
常见的弹簧材料有钢、合金等，不同材料具有不同的剪切模量，从而导致不同材料的弹簧刚度也不同。
2. 弹簧线径和弹簧直径对刚度的影响：弹簧线径是指弹簧线圈的直径，而弹簧直径则是指弹簧整体的直径。
弹簧线径和弹簧直径的大小直接影响到弹簧的刚度。
一般情况下，弹簧线径越大，弹簧直径越大，弹簧的刚度也就越大。
3. 弹簧的有效圈数对刚度的影响：弹簧的有效圈数是指弹簧中起作用的线圈数量。
有效圈数越大，表示弹簧更长，刚度也就越大。
在弹簧设计中，有效圈数是一个重要的参数，可以通过增加或减少有效圈数来改变弹簧的刚度。
总之，弹簧单圈刚度和弹簧刚度是描述弹簧刚度的两个重要概念，其计算公式与弹簧材料的剪切模量、弹簧线径、弹簧直径以及弹簧的有效圈数紧密相关。
理解弹簧单圈刚度和弹簧刚度的概念对于弹簧的设计和应用具有重要意义，只有选择合适的刚度参数，才能满足实际应用的需求。
弹簧分离分析实验报告
弹簧分离分析实验报告实验名称：弹簧分离分析实验实验目的：1. 了解弹簧的分解结构和工作原理；2. 掌握弹簧分离分析实验的基本方法和步骤；3. 研究不同条件下弹簧分离的影响因素。
实验器材：1. 弹簧切割器2. 弹簧钳3. 拉力计4. 实验样品：不同材质或不同粗细的弹簧5. 支架6. 量具：卡尺、游标卡尺实验原理：弹簧是一种能够吸收和储存机械能的装置。
它通常由一根或多根线圈或板材组成，具有一定的弹性和变形能力。
弹簧分离指的是在加载弹簧时，当受力超过弹簧的极限强度产生塑性变形时，弹簧产生断裂或脱离的现象。
实验步骤：1. 将实验样品放置在支架上，并固定好；2. 使用弹簧切割器将弹簧切割成等长度的样品；3. 使用弹簧钳将样品的一端固定在支架上，另一端利用拉力计施加力；4. 反复测量并记录每次施加的力和拉伸位移，直至弹簧出现分离现象；5. 将实验结果整理并进行分析。
实验结果和分析：1. 实验样品的不同材质对弹簧的分离强度有明显的影响。
通常来说，弹簧的材质越坚硬，分离强度越大。
对于钢制弹簧和铁制弹簧来说，它们具有较高的强度和刚度，分离强度较高。
而对于橡胶弹簧和塑料弹簧来说，它们的分离强度较低。
2. 实验样品的不同粗细也会对弹簧的分离强度产生影响。
通常来说，弹簧的粗细越粗，分离强度越大。
这是因为粗细弹簧的截面积大，可以承受更大的力。
3. 实验中还可以观察到弹簧分离时的变形特点。
当受力超过弹簧的极限强度时，弹簧会发生可见的塑性变形，并最终断裂或脱离。
通过观察弹簧的塑性变形情况，可以判断弹簧材料的韧性和可靠性。
实验总结：通过弹簧分离分析实验，我们可以更加深入地了解弹簧的结构和工作原理，以及不同因素对弹簧分离强度的影响。
实验结果可以为工程设计和弹簧选用提供一定的参考依据。
此外，通过实验还可以培养实验探究的能力和科学思维的方法。
汽车悬架中凸形螺旋弹簧刚度计算与试验研究
汽车悬架中凸形螺旋弹簧刚度计算与试验研究汽车悬架中的凸形螺旋弹簧是汽车行业发展中重要的一环，其刚度的计算与测试又是影响凸形螺旋弹簧使用效果的关键因素。
因此，本文旨在通过计算和试验研究探讨汽车悬架中凸形螺旋弹簧的刚度。
首先，本文建立凸形螺旋弹簧刚度建模方程，以便对汽车悬架中凸形螺旋弹簧的刚度进行精确的计算，并结合实际应用进行分析，以便更深入地理解凸形螺旋弹簧的刚度。
其次，本文结合实验测试，研究了汽车悬架中凸形螺旋弹簧受力分布情况，探究了它的刚度特性。
最后，本文采用力学测试实验对汽车悬架中凸形螺旋弹簧的刚度进行了实际测量，同时，对刚度计算和实验测量结果进行了比较分析，从而发现凸形螺旋弹簧的刚度特性并筛选出最适合汽车悬架结构的凸形螺旋弹簧定义。
接下来，本文进行了不同负载、不同抗力系数、不同长度比、不同夹角的凸形螺旋弹簧刚度变化的实验研究，探讨了凸形螺旋弹簧刚度计算与试验的效果。
实验结果表明，负载越大，凸形螺旋弹簧的刚度就越大；抗力系数越大，凸形螺旋弹簧的刚度也越大；长度比增加，凸形螺旋弹簧的刚度也会增大；夹角不同，凸形螺旋弹簧的刚度也会有所不同。
最后，本文还在汽车悬架中凸形螺旋弹簧刚度计算与试验研究中提出了新的思路，如利用计算机可视化技术结合有限元分析技术，实现凸形螺旋弹簧刚度多参数优化计算；采用单耦合方法和双耦合方法的结合，以解决凸形螺旋弹簧刚度非线性特性的问题；利用现代计算机测量和控制技术，更快更准确地测量凸形螺旋弹簧的刚度；采用计算机算法，解决各种复杂的凸形螺旋弹簧参数减小刚度的问题；通过研究新材料和新结构，来提高凸形螺旋弹簧的刚度及其刚度效果。
本文对汽车悬架中凸形螺旋弹簧刚度的计算与试验研究均取得了良好的效果，但仍然存在一些不足，仍需进一步加强研究。
本文的研究有助于汽车悬架技术的进一步发展，为车辆安全性和持久性的提高提供了有力的技术支持。
总之，由于汽车悬架中凸形螺旋弹簧的刚度变化相对较大，对其刚度的准确计算和测量有着重要的意义，本文就此问题进行深入研究，取得了积极的效果。
不同方法测弹簧劲度系数在不同数据处理方法中的结果比较分析
不同方法测弹簧劲度系数在不同数据处理方法中的结果比较分析作者：苑晓杰来源：《新教育时代·教师版》2018年第21期摘要：本文以测量弹簧的劲度系数实验为例，在胡克定律原理与测量振动周期两种不同的实验方法下，用逐差法、线性拟合法、最小二乘法三种不同的数据处理方法做横向与纵向的比较分析，研究在不同的实验方法下用不同的数据处理方法所得值的准确性。
关键词：弹簧劲度系数逐差法线性拟合法最小二乘法引言测量弹簧的劲度系数有不同的实验方法，例如用集成霍尔传感器、新型焦利称、气轨上的简谐振动等测定弹簧的劲度系数，但是把这些整合在一起作比较的内容很少，笔者力图通过以测量弹簧的劲度系数为例，在胡克定律原理与测量振动周期两种不同的实验方法下用逐差法、线性拟合法、最小二乘法三种不同的数据处理方法，做横向与纵向的比较分析，研究在不同的实验方法下用不同的数据处理方法所得到的误差何时可以最小。
[1]一、实验测量方法及实验数据处理方法原理1. 实验测量方法（1）胡克定律法原理胡克定律原理：弹簧在发生形变时，弹簧的弹力F和弹簧的形变量（伸长量或压缩量）△x成正比，即F= -k·△x。
其中k是劲度（倔强）系数。
在此实验中，通过测量施加给弹簧的负载重量，以及相应的形变量，在多次实验下测量弹簧的劲度系数。
[2]方法：在铁架台上挂一空弹簧，利用“三线对齐”（即反光镜A上的水平刻线、玻璃管B 的水平刻线和玻璃管水平刻线在反光镜C中的像重合）的方式记录此时的刻度x，然后每次增加一个砝码，记录一次它的刻度值。
每次增加的砝码的质量是一样的，测量六次。
实验中使用的砝码和弹簧情况如下：砝码：共5只，空托盘的编号记为1，其余五次编号为2、3、4、5、6。
质量分别为0、40g、60g、80g、100g、120g。
（2）约利称法原理设弹簧的劲度系数为k，悬挂的负载的质量为m，为弹簧自身的质量，弹簧的振动周期的公式为，2. 实验数据处理方法（1）逐差法原理由于随机误差具有抵偿性，多次测量求平值可以减少这种误差，但是，当自变量与因变量成线性关系时，对于自变量等间距变化的多次测量，会使中间测量的数据由于两两抵消，而失去求平均值的意义。
机车轴箱弹簧强度分析
机车轴箱弹簧强度分析摘要随着我国铁路进入高速重载的新时代，铁路列车运行的平稳性与安全性越来越重要。
轴箱弹簧是机车转向架的关键部件之一，其性能的稳定性直接影响机车运行的安全及平稳。
弹簧承载情况及工作环境十分复杂，所以，弹簧的强度、疲劳寿命具有非常大的随机性，是广大工程技术研究人员十分关注的问题。
因此，研究弹簧强度、疲劳寿命具有重要的理论及实际意义。
本文对韶山4型电力机车的轴箱弹簧进行了分析，利用三维软件Solidwork s进行建模仿真，并利用其Simulation模块对轴箱弹簧进行刚度、静强度、疲劳寿命分析。
通过分析轴箱弹簧强度、寿命，对影响轴箱弹簧强度、寿命的因素做了一定的总结。
通过分析可以发现圆柱螺旋弹簧在其支撑圈与工作圈过渡处最容易发生断裂，弹簧的制作生产工艺也会对弹簧的强度、寿命产生一定的影响。
结合分析结果，为提高轴箱弹簧的强度、寿命，可以采取增加弹簧支撑圈数以及改进弹簧生产工艺等措施。
关键词：轴箱弹簧，圆柱螺旋压缩弹簧，强度，优化AbstractWith China's railway enter a new era of speed and heavy duty，the smooth and security running of railway trains becomes more important．Spring is one of the key components in vehicle, the stability of which affect the safety and stabilization of vehicle operation. There is very large randomicity in strength and fatigue life of spring for the complicated status of load and work environment. For its importance of practical application, the problem catches many engineers to research.The article analyzed the axle spring of the SS4electri c locomotive and used the Solidworks build a model and analyzed the stiffness, static strength and fatigue life of the axle spring. By analysis the strength and life of the axle spring we can make a summary of the factors which influences the strength of the axle spring. By the analysis we can find that the cylindrical spring has a most prone to fracture areas in the transition of the support ring and work coils, the production process also have an impact on the spring strength and life. Combining the results of the analysis improve the strength and fatigue life of the axle spring, the measures must be taken to improve the strength and fatigue life of the axle spring by increase the number of spring support ring as well as improved spring production process. Key word: Axle spring，Helical compression spring，Strength，Optimization目录1绪论 (1)1.1背景 (1)1.2电力机车发展及分类 (1)1.3软件选用及介绍 (2)1.3.1软件选用 (2)1.3.2模块介绍 (2)2模型建立及有限元分析 (4)2.1三维模型建立 (4)2.2静态分析 (7)2.2.1刚度分析 (7)2.2.2静强度分析 (8)2.3模态分析 (9)2.4疲劳寿命分析 (13)2.4.1材料的S-N曲线 (14)2.4.2疲劳强度缩减因子 (15)2.4.3疲劳寿命估算 (16)2.5小结： (16)3影响弹簧疲劳寿命的因素分析 (17)3.1弹簧疲劳寿命影响因素的理论分析 (17)3.2弹簧疲劳寿命影响因素 (17)3.2.1表面状态对疲劳强度的影响 (17)3.2.2表面质量对疲劳强度的影响 (18)3.2.3表面脱碳对疲劳强度的影响 (18)3.2.4表面处理对疲劳强度的影响 (18)3.2.5抛丸处理对疲劳强度的影响 (18)3.2.6金相组织对疲劳强度的影响 (19)3.2.7化学成分对疲劳强度的影响 (19)3.2.8冶金缺陷对疲劳强度的影响 (20)3.2.9屈服强度对疲劳强度的影响 (21)3.2.10腐蚀介质对疲劳强度的影响 (21)3.2.11热处理工艺质量对疲劳强度的影响 (21)3.3弹簧支撑圈参数对疲劳强度的影响 (21)4弹簧优化改进 (23)4.1螺旋圆柱压缩弹簧设计的一般要求 (23)4.2螺旋圆柱压缩弹簧优化设计 (23)4.2.1确定设计变量 (23)4.2.2建立目标函数 (24)4.2.3确定约束条件 (24)4.2.4建立数学模型 (26)结论 (28)致谢 (29)参考文献 (30)1 绪论1.1 背景随着我国铁路运输进入高速重载的新时代，铁路列车运行的平稳性与安全性越来越重要。
利用弹簧刚度进行振动周期实验研究
对实验装置进行改进和优化，提高装置的 稳定性和可靠性，减小系统误差。
实验结果分析与讨
05
论
数据处理与结果展示
数据采集
01
通过高精度传感器收集实验过程中的振动数据，包括振幅、频
率等关键参数。
数据处理
02
运用数学方法对采集到的原始数据进行处理，如滤波、去噪等
，以提取有效的振动特征信息。
结果展示
03
将处理后的数据以图表形式展示，如振动曲线图、频谱分析图
弹簧刚度测量方法
静态测量法
通过测量弹簧在静载荷作用下的 变形量来计算刚度，适用于小变 形量、高精度测量。
动态测量法
利用振动系统对弹簧施加动态载 荷，通过测量振动周期或频率来 计算刚度，适用于大变形量、高 效率测量。
误差来源及影响因素
01
02
03
测量设备误差
如测量仪表的精度、稳定 性等引起的误差。
根据实验需求，设定振动台的 频率、振幅和持续时间等参数 。
启动振动台和数据采集与处理 系统，记录实验过程中的振动 信号和相关数据。
在实验结束后，停止振动台和 数据采集与处理系统，保存实 验数据并整理实验现场。
数据记录与处理
数据记录
在实验过程中，需要记录振动的位移、速度和加速度等参数随时间的变化情况。同时，还 需要记录实验的环境条件（如温度、湿度等）以及实验设备的状态信息（如振动台的频率 、振幅等）。
验证胡克定律在振动 系统中的应用。
振动周期与弹簧刚度关系
弹簧刚度越大，振动周期越短。
弹簧刚度越小，振动周期越长。
振动周期与弹簧刚度之间存在定 量关系，可以通过实验测定和计
算得出。
实验原理及假设
01
弹簧弹性系数测试,气弹簧检测报告(二)2024
弹簧弹性系数测试，气弹簧检测报告（二）引言概述：本文档将详细介绍弹簧弹性系数测试和气弹簧的检测报告。
弹簧的弹性系数是衡量其弹性特性的重要参数，它对于确保弹簧在不同负荷下的性能十分关键。
而气弹簧作为一种特殊类型的弹簧，其检测要求更为严格，需要保证其安全可靠性。
本文将从弹性系数测试的目的、实施方法、结果分析等方面进行阐述，并总结气弹簧的检测报告。
正文内容：1. 弹性系数测试的目的- 了解弹簧的弹性特性- 确认弹簧在正常工作范围内的弹性恢复能力- 评估弹簧的可靠性和使用寿命- 提供依据用于弹簧的设计和选型2. 弹性系数测试的实施方法- 准备测试设备和工具- 将弹簧装置到测试设备上- 施加不同负荷并记录弹簧的形变和负载数据- 根据实验数据计算和分析弹簧的弹性系数3. 弹性系数测试的结果分析- 统计并分析不同负荷下弹簧的形变和负载数据- 绘制弹簧的荷载-形变曲线- 计算和比较不同负荷下的弹性系数- 分析弹簧的弹性特性和变形行为4. 气弹簧检测报告的内容- 弹簧的基本信息和规格参数- 弹簧的弹性系数测试结果和分析- 弹簧的外观检查和工作状态评估- 弹簧的质量评估和合格性判断- 弹簧的使用建议和注意事项5. 气弹簧检测报告的总结- 总结弹簧的弹性系数测试结果- 提出进一步改进或优化的建议- 确认气弹簧是否符合相关标准和要求- 结论和建议供相关部门和客户参考总结：通过弹簧弹性系数测试和气弹簧的检测报告可以评估弹簧的弹性特性和可靠性，为弹簧的设计、选型和使用提供依据。
弹簧的弹性系数测试要求准备合适的设备和工具进行实施，并通过分析实验数据来评估弹簧的弹性特性。
气弹簧的检测报告应包含弹簧的基本信息、测试结果和分析、外观检查、质量评估和使用建议等内容。
总结检测结果，并提出改进建议，确保气弹簧的合格性和安全可靠性。
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现 今 对 弹 簧 横 向 刚 度 的 理 论 计 算 中 ，将 弹 簧 简 化 为 等 截 面 弹 性 直 杆 ，利 用 直 杆 弹 性 曲 线 的 微 分 方 程和边界条件，导 出 弹 簧 的 刚 度 矩 阵 ，引入弹簧有 效自由高度，计 算 螺 旋 圆 柱 弹 簧 横 向 刚 度 ，计算值 接近试验值[4]，但 不 能 计 算 出 精 确 的 弹 簧 横 向 刚 度 。为了保证实际应用中机车车辆的安全性、稳定 性 等 动 力 学 性 能 指 标 ，需 要 对 制 作 好 的 弹 簧 进 行 试 验检测。文中使用济南时代试金试验机有限公司 生 产 的 弹 簧 横 向 刚 度 试 验 机 （以 下 简 称 试 验 机 ），对 某机车弹簧试样进行了轴向刚度和横向刚度的 检测。
剩 余 高 度 及 弹 簧 轴 向 刚 度 的 检 测 结 果 ;弹 簧 试 样 在 轴 向 载 荷 和 横 向 位 移 载 荷 共 同 作 用 下 ，得 到 弹 簧 横 向 载 荷 和 弹
簧 横 向 刚 度 的 检 测 结 果 。对 弹 簧 轴 向 刚 度 和 横 向 刚 度 的 试 验 数 据 进 行 了 分 析 。
传 动 ，实现对
的轴向加载。横 刚 度
检
要由横 移测量 、横 移加载
组成。横 移测量装置，具 有 平 面 内 X 、 Y
方向的位移测量传感器，通 过 计 算 机 采 集 到 的 X 、 Y
方向的位移量，确定 的自由偏移方向和偏移角
度 ，并在 横向刚度 移加 方 。横 移加
机提供横 ： ，滚 丝 传
，并安
1.主 机 2.横向刚度检测系统3.弹簧试样
图1 试验机
3 试验
3 . 1 检测项目
检
等 节 距 圆 柱 形 、端 圈 并 紧 磨 平 、
成品压缩 ，其 厂 家 提 供 了 理 论 计 算 数 值 （弹簧
轴向刚度理论值见表1， 横向刚度理论值见表
2 ) 。 厂家需要检测的项目为：一是弹簧在轴向
Vol.57 No.4
工程与试验 ENGINEERING&TEST
Dec.2017
弹簧轴向刚度与横向刚度试验数据分析
任 梦 鸿 ，刘 贵 星 ，侯 绍 信 (济南时代试金试验机有限公司，山 东 济 南 250300)
摘 要 :使 用 弹 簧 横 向 刚 度 试 验 机 ，对某机车弹簧试样进行力学性能检测。弹簧试样在轴向载荷作用下，得到弹簧
关 键 词 ：弹簧;横向刚度;试验机
中图分类号：U260. 331 G 4
文 献 标 识 码 ：B
doi：10. 3969/j .issn.1674 -3407. 2017.04. 012
Analysis of Test Data of Axial StifiEness and Lateral Stiffness of Spring
1 引言
铁 路 机 车 车 辆 中 大 量 使 用 螺 旋 圆 柱 弹 簧 ，其轴 向刚度、横 向 刚 度 严 重 影 响 机 车 的 运 行 稳 定 性 、安 全性和曲线通过性能。关 于 弹 簧 刚度的理论研究 较 多 :一是建立弹簧的有限元模型，得到弹簧在轴 向 载 荷 与 横 向 载 荷 共 同 作 用 下 ，横 向 刚 度 近 似 为 定 值 ，并 且 横 向 刚 度 值 与 横 向 载 荷 的 方 向 有 关 的 结 论 [1];二是建立包括弹簧的车辆系统运动非线性模 型 ，模拟实际工况，得 到 横 向 刚 度对提高车辆的临 界 速 度 具 有 显 著 作 用 的 结 论 [2]%三是建立弹簧的系 统方程，需 要 在 弹 簧 模 型 中 引 进 正 、负两个附加横 向 刚 度 系 数 ，才 能 准 确 模 拟 轴 向 载 荷 对 弹 簧 横 向 性 能的影响[3]。
Ren Menghong, Liu Guixing, Hou Shaoxin {Jinan TIME Shijin Testing Machine Co.7 Ltd. Jinan 250300, Shandong, China)
Abstract： Testing machine for lateral stiffness of spring is used to test the mechanical property of a locomotive spring. The test results of remaining height of spring specimen under the action of axial load are obtained, and the test results of axial stiffness and lateral stiffness of spring specimens under the action of axial load and lateral displacement load are also acquired. Then, the test data of axial stiffness and lateral stiffness of spring specimen are analyzed. Keywords: spring; lateral stiffness; testing machine
2 试验机工作原理
试验机结构见图1(a) ，由主机和横向刚度检测
[ 收 稿 日 期 ] 2017 - 04 - 20 [作者简介]任梦鸿（1979 -),男，毕业于哈尔滨工程大学，硕士,从事机械设计工作。
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No.4 2017
任 梦鸿，等:弹簧轴向刚度与横向刚度试验数据分析
系 统 组 成 。主 机 采 用 门 式 结 构 ，加 载 横 梁 由 滚 珠 丝
传 感 器 ，该传感器用来测量与施加
的横 移相对应பைடு நூலகம்横
数值。
量
控制
传 感 器 、测量放大器、A/ D 转 换 、稳
压电源等组成。位移测量控制
编、
光栅尺、倍频整形 、计数 等 组 成 。通 •
种
，实 现 计 算 机 显 示 、控制及数据处理等
。图 1(b) 机
于横向刚度 ：
状态。
(V)试验机结构
（L)横向刚度试验