斜圈彈簧(huáng)在承受軸向、徑向(xiàng)、扭轉載荷時的力學性能分別是怎(zěn)樣的?
一(yī)、軸向載荷下的力(lì)學性能
當(dāng)斜圈彈簧承受(shòu)軸向載荷時,它的變形方式與普通(tōng)圓柱(zhù)螺旋彈簧有相似(sì)之(zhī)處,但也(yě)有(yǒu)其獨特的性能表現。
軸向壓縮(suō)時,斜(xié)圈(quān)彈簧(huáng)會沿著軸向方向縮短。其剛度(力與變形量(liàng)之比)與彈簧的螺旋角、鋼絲直徑、彈簧中徑和有(yǒu)效圈數等因素有關。和普通彈簧相比,斜圈彈簧由於螺旋角的存在,在軸(zhóu)向壓縮時會產生一個分力使彈簧有向側麵偏移(yí)的趨勢。不(bú)過,這種偏移趨勢在合理的設計範圍內可以被控製。
從(cóng)應力分布來看,彈簧(huáng)鋼絲主要承受切向應力。而且由於斜圈結構,應力在彈簧的不同位置分布並不均勻。在靠(kào)近兩端的位置,應力集中現象可能會相對明顯(xiǎn)一些,這是因為端部約束和載荷傳遞的特點導致的。例如,在一(yī)些實驗中可以觀察到,當(dāng)軸向載荷逐漸增加時,斜圈(quān)彈簧兩端先出現局部的(de)變形變大。
二、徑(jìng)向載荷下的力學性能
在承受徑向載(zǎi)荷(hé)時,斜圈彈簧表現出複雜的力學行為。徑向力會使彈簧產(chǎn)生彎曲變形和扭(niǔ)轉的複合變形。
斜圈彈簧的螺旋角會使得它在徑向載(zǎi)荷下的(de)彈性恢複力有一個切向分量,這個分量會產生一定的扭轉效果。同時,彈簧的徑向變形量會隨著徑(jìng)向載荷的增加而變大(dà)。其(qí)徑向剛(gāng)度同樣受到彈簧幾何參數的影響,螺旋角越大,徑向剛度相對越小(xiǎo)。
由於斜圈彈(dàn)簧在徑向載荷下產生扭(niǔ)轉和彎曲的複合作用,其內(nèi)部的應(yīng)力狀態包括彎曲應力和扭轉應力。這(zhè)種複合(hé)應力狀態對彈簧的材料強度提出了更高的要求(qiú)。如果材料強度不足,在較大的徑向載荷下可能會出現局部的塑性變形或者疲勞裂紋。
三、扭轉載荷下的力學性能
當斜圈彈簧受到扭轉載荷時,其主要的(de)變形形式是扭轉。與普通圓柱螺旋彈簧不同的是,斜圈彈簧的螺旋角會使(shǐ)扭轉過程中產生軸向(xiàng)和徑向的分力(lì)。
在扭轉(zhuǎn)過程中,彈簧的扭矩 - 扭轉角關係(扭轉剛(gāng)度)與彈簧的幾何(hé)形狀密(mì)切相關。斜圈彈簧的扭(niǔ)轉剛度通常比相同尺寸的普通圓柱螺旋彈簧要(yào)複雜(zá)得多。這(zhè)是(shì)因為螺旋角的存在使得扭轉時鋼絲的變形模式(shì)發生了變化。
從(cóng)應力角度(dù)看,在扭轉載荷下,彈簧鋼絲主要承(chéng)受剪切應力。而且由於斜圈(quān)結構的特點,這種剪切應力在彈簧(huáng)圓周方向的分布也不(bú)均勻(yún)。這種不均勻分布在設計和(hé)使用斜圈彈簧時需要重 點(diǎn)考慮,以避免因局部應力過大而導致彈簧失(shī)效。