如何增強彈簧的強度？

尋找橡樹的木棉

手頭遇到一個棘手的問題，其實不難，本人初涉及到，有點暈乎。
. f( Z3 ]# I9 t
  I6 `( {+ f& c* Z: Z0 Z原有彈簧是內孔32.3，外徑36.7，彈簧截面是6*2.2的長方形截面，強度不夠。前提是總長度不便，彈簧的內外圈尺寸不變，我現在采用的是增加螺距和彈簧截面的尺寸，變為7*2.2，這樣一來就減少了有效彈簧圈數，不知道這樣能否增強強度，根據胡克定律F=k*x來計算的話，也不是很清楚 ，k=EI/L,

這樣的結果不知道對不對，還是得專門用設計彈簧的公式計算呢？

求教各位，望給意見，謝謝！

猛龍C

! }  Q" e/ F) X, |7 D前一段日子計算彈簧，用到一部分資料，可能正好適合于你，現貼出，供參考。
9 }, y; s+ a3 v# e7 o  m/ H( j& Q

猛龍C

剛才貼的東西上下標不分，再貼一下。
) {) T; W5 p; W( x
$ F6 y5 e+ r/ I; Z& \/ z0 K彈簧的彈性系數
彈簧的彈性系數k與彈簧的直徑，彈簧的線徑，彈簧的材料，彈簧的有效圈數有關。具體關系是：
與彈簧圈的直徑成反比，
與彈簧的線徑的4次方成正比，
與彈簧的材料的彈性模量成正比，
與彈簧的有效圈數成反比.
6 _, R9 n# |! X/ Sc=F/λ＝Gd4/8D23n＝Gd/8C3n
上式中：
c：彈簧的剛度，（即你所說的彈性系數，中學物理叫倔強系數k）；
: v! Q+ |# b) a5 P( ]! a" oF：彈簧所受的載荷；
λ：彈簧在受載荷F時所產生的變形量；
9 @4 U7 l7 h, b4 v1 e; _& |% eG：彈簧材料的切變模量；（鋼一般取8×104MPa，青銅一般取4×104MPa）
d：彈簧絲直徑；
D2：彈簧直徑；
n：彈簧有效圈數；
- w( L( t5 Q! iC：彈簧的旋繞比（又稱為彈簧指數 ）
由上式可知。當其它條件相同時，C值愈小的彈簧，剛度愈大，亦即彈簧愈硬；反之則愈軟。還應注意到，C值愈小，彈簧內、外側的應力差愈懸殊，卷制愈難，材料利用率也就愈低，并且在工作時將引起較大的扭應力。所以在設計彈簧時，一般規定C≥4，且當彈簧絲直徑d越小時，C值越宜取大值。
其實上面這個公式是根據微段彈簧絲ds受轉矩后扭轉dθ，從而產生微量變形dλ，再將dλ積分而得到圓彈簧絲螺旋彈簧在受載荷F后所產生的變形量。

關于彈簧的旋繞比
又稱彈簧指數。
用C=D/d表示。
1 {' e4 P( a" T4 Z) H9 RD表示彈簧中徑，d表示彈簧鋼絲直徑。
# M( k' {7 a- y5 O2 W7 e5 F彈簧指數C影響彈簧的強度、剛度、穩定性及制造的難易。
C值大，中徑D較大，鋼絲直徑較小，彈簧較軟，剛性小，容易變形，容易繞制。C值小，則相反，彈簧較硬，剛性大，不易繞制。
6 [1 w! X" Z) ]$ ~$ \* o' u3 t設計中，一般推薦取4≤C≤14。具體選擇可參考小表：
& d9 L* ^& x! C2 t5 b" h! n

d/mm   0.2～0.4 0.5～1 1.2～2 2.5～6 7～16 ≥18

C=D/d    7-14    5-12   5-10   4-9    4-8   4-6

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彈簧鋼切變模量G

標準值G=8×104MPa
9 b5 W8 H- ]* x1 F  F" B, y彈簧材料60Si2MnA經450℃回火處理后的切變模量83160MPa與傳統的8×104MPa相比就可使彈簧的變形量相差約3．95％；而與GB／T1239．6-92中規定的78×103N／mm2則相差6．62％。如果彈簧材料為鉻釩鋼，如50CrVA，取其600℃回火時(硬度約為47．5HRc)的切變模量G值為86600MPa［6］G＝8×104MPa和78×103N／mm2相比較，分別相差8．25％和11．03％。亦即，當彈簧材料、鋼絲直徑、彈簧中徑、有效圈數以及結構、載荷等都保持不變時，只是由于材料經過熱處理后的切變模量值改變，將使彈簧的變形量早在設計計算時就已產生了先天性誤差3．95％或6．62％，甚至更達8．25％或11．03％。這個誤差并不是由于彈簧尺寸和材料內部的組織不均勻所造成的，而是人為的誤處理或忽略了熱處理對材料切變模量的影響。因為，切變模量不僅僅是材料本身固有的特性，而且還與熱處理狀態有關，并決定彈簧的變形量與載荷之間的關系。
3 h! J2 F6 B4 B" A+ E' \為此，筆者認為，在對特性線要求較高的螺旋彈簧進行設計計算時，似應根據彈簧的服役條件，如工作溫度、載荷等，且考慮熱處理對其切變模量的影響。即按熱處理后的彈簧材料的切變模量取值，而不是傳統的給定值。即使對于特性線要求不高的螺旋彈簧來說，也不該不考慮彈簧經過熱處理后的切變模量的變化。至于具體應取何值，這主要根據彈簧的工作條件、載荷性質等確定。一般情況下，彈簧需經淬火加中溫回火處理。按GB／T1239．6-92規定，熱處理45HRC～50HRC，要在相應的回火溫度和硬度要求范圍內選取切變模量。
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negtive

強度肯定會上升。但是你要考慮最大使用載荷會不會超過材料的許用應力極限。

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尋找橡樹的木棉

猛龍C 發表于 2014-11-4 16:57
/ N1 s, N& l% v) F剛才貼的東西上下標不分，再貼一下。
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彈簧的彈性系數

萬分感謝，很有幫助！

尋找橡樹的木棉

negtive 發表于 2014-11-4 20:42
, [7 U3 d* |& r" r+ [強度肯定會上升。但是你要考慮最大使用載荷會不會超過材料的許用應力極限。

5 B+ _4 V* a: \( h3 {0 d這個倒是忘了，多謝提醒啊！