螺旋弹簧的设计计算_第1页
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编制： 校对： 审核： 螺旋弹簧只能承受垂直载荷，在此载荷作用下钢丝产生扭转应力。螺旋弹簧的主要尺寸是平均直径D，钢丝直径d和工作圈数n。在设计汽车悬架螺旋弹簧时，先根据平顺性的要求确定悬架的偏频（悬架的刚度），再利用公式计算一侧悬架的刚度C（虚拟弹簧的刚度）： C=（2n）2ms2 其中ms 是单边簧载质量转换成载荷即为： Fz= msg 对于麦弗逊悬架有： Fs=pbFz Cs=C(pb)弹簧在轴向力Fs（静载荷）的作用下的扭转应力为： c=8FsDK d3 = 8FsCKd2 其中， c是工作应力；D是簧圈平均直径；d是弹簧钢丝直径；C是旋绕比，C=D/d；K是考虑剪力与与簧圈曲率影响的校正系数： K=4C+24C-3 弹簧的刚度Cs为 Cs=Fsfcs=Gd48D3n=Gd8C3n 其中fcs是弹簧的静挠度；G是切变模量，n是弹簧的工作圈数。选好旋绕比C之后，可以从式计算出K，则由可得： d=8FsCKc D=Cd其中需用扭转应力 c=材料最大应力/安全系数从式可以得到： Fs=Gdfcs8C3n 最大弹簧力Fsmax为： F smax=Gd(fcs+fds)8C3n 从式可得： n=Gd8C3Cs 弹簧的总圈数一般比工作圈数n多1.52圈。弹簧受最大压力Fsmax时，相邻圈之间的间隙应该保持在0.51.5mm，防止弹簧运动过程中产生并圈的风险。 将带入中得： c=GdfcsKD2n 同理，动载荷下的扭转应力为 c=GdfdsKD2n螺旋弹簧的最大应力m为： m=c+dm在逆向设计中，弹簧的载荷和高度是已知的，需要选用相应的材料，以及合适的弹簧钢丝，可以通过式计算出弹簧的钢丝直径，根据企业标准要求，弹簧要求在极限行程内，以2.5Hz的频率运动，在40万次之内不允许断裂，如果安全系数选的过小，1.1以下，那么基本上是无法保证试验通过的。此外弹簧的疲劳寿命还受到表面硬度的影响，如果弹簧的表面硬度过高，即二次喷丸的工艺控制不够好，会导致弹簧的表面微裂纹随着运动而越来越多，最终导致弹簧断裂。另外，弹簧材料也会影响弹簧的疲劳寿命，如果弹簧钢丝内部杂质过多，带状组织过于严重，就会严重影响弹簧的疲劳寿命，这弹簧设计时也要充分考虑的。对于螺旋弹簧不仅要对个参数进行设计计算
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