1. 钢丝的剪切弹性模量
压缩弹簧弹力的计算公式如下:
1、上面公式里每项代表的含义为:
①G = 剪切弹性模量[MPa, psi](G值大小为:钢丝8000,不锈钢7200);
②d = 线径 [mm, in];
③n = 有效圈数 [-];
④D = 中心直径 [mm, in];
⑤k = 弹簧系数 [N/mm, lb/in]。
2、压缩弹簧的参数必须由材料、线径、中心直径、有效圈数、弹簧总长、工作高度、需求力度这些参数组成。如果对力度没有特别要求的弹簧,可以不提供弹簧的工作高度和需求力度的参数。
压缩弹簧弹力的相关情况
弹力的本质是分子间的作用力。其中的具体情况如下所示:
1、当物体被拉伸或压缩时,分子间的距离便会发生变化,使分子间的相对位置拉开或靠拢。
2、这样,分子间的引力与斥力就不会平衡,出现相吸或相斥的倾向。
3、而这些分子间的吸引或排斥的总效果,就是宏观上观察到的弹力。
4、如果外力太大,分子间的距离被拉开得太多,分子就会滑进另一个稳定的位置。
5、即使外力除去后,也不能再回到复原位,就会保留永久的变形。
2. 弹簧材料剪切模量
弹簧功能
提供推力、拉力、或扭转力,控制物体运动,如离合器中的控制弹簧;
储能,如发条;
缓冲吸振,如弹性联轴器中的吸震弹簧;
测量载荷大小,如弹簧秤中的弹簧。
弹簧分类 按照结构形式不同,弹簧可分为螺旋弹簧、碟形弹簧、盘簧、板簧等。 弹簧制造工艺 以汽车板簧为例,材料为60Si2Mn,工艺流程:剪切下料→机加工→校直→卷耳→淬火→中温回火→喷丸→质检。硬度要求42~45 HRC,回火温度一般在440~520℃,金相组织为回火托氏体。
以柴油机喷油嘴调速弹簧为例,材料为50CrV,工艺流程:盘绕→调整→去应力退火→盐浴加热淬火→校直→低温回火→中温回火→检验→发黑或发蓝处理→质检。硬度要求46~50 HRC。失效形式一般为疲劳断裂,或应力松弛。
弹簧的材料 理想的弹簧材料,应当具有高的极限强度,高的屈服强度,低的弹性模量。对于承受动载荷的弹簧,还应当具有较高的疲劳强度。常见弹簧钢丝选材如下: A227,1066,冷拉钢丝。通用,便宜,适用于静载弹簧。
A228,1085,琴用钢丝。韧性好,抗拉强度和疲劳强度高。
A229,1065,回火钢丝。通用,比琴用钢丝便宜,适用于静载荷。
A230,1070,回火钢丝。适用于承担疲劳载荷的弹簧,如气门弹簧。
A232,6150,铬钒钢丝。通用,适用于疲劳载荷,也适用于振动和冲击载荷。
A313,30302,不锈钢。适用于承担疲劳载荷。
A401,9254,镀铬硅。强度仅次于琴用钢丝,适于承担疲劳载荷,工作温度可达220℃。
B134,CA-260,黄铜。耐蚀性好,强度较低。
B159,CA-510,磷铜。强度比黄铜高,疲劳强度和耐蚀性更好。
B197,CA-172,铍铜。疲劳强度和耐蚀性较好。
板簧的制造材料主要为中碳钢和高碳钢条材。当要求耐腐蚀时,也可用301、302、17-7ph 不锈钢,以及铍铜,或磷青铜。
3. 钢丝的剪切弹性模量计算
杨氏模量的逐差法公式:η=W有/Wd。杨氏模量是描述固体材料抵抗形变能力的物理量。当一条长度为L、截面积为S的金属丝在力F作用下伸长ΔL时,F/S叫应力,其物理意义是金属丝单位截面积所受到的力;ΔL/L叫应变,其物理意义是金属丝单位长度所对应的伸长量
4. 碳素弹簧钢丝的剪切弹性模量
弹簧设计时有效圈数的设定是根据弹簧的材质、线径、外径、自由长度和需要的力度来决定的。
首先看一个公式: 上面公式里每项代表的含义为: G = 剪切弹性模量[MPa, psi] 注,钢丝为8000 不锈钢为7200 d = 线径 [mm, in] n = 有效圈数 [-] D = 中心直径 [mm, in] k = 弹簧系数 [N/mm, lb/in] 这个公式是弹簧刚度的计算公式,刚度乘以工作长度就等于这个弹簧的力度。弹簧每工作1mmK值的倍数就越大,力度越大。这个工作同用于压缩弹簧和拉伸弹簧。值得注意的是,这个只是个弹簧力度的计算公式。弹簧的设计要考虑的因素有很多,比如外径小了弹簧容易变形,节距大了弹簧也容易变形,圈数多了少了影响弹簧的寿命等,各方面都需要有一个合理性。下面这里有个弹簧的设计计算软件,可以去计算一下!可以很容易算出弹簧的圈数。希望能帮助到您!谢谢!
5. 不锈钢剪切弹性模量
确定不锈钢变形的力学参数是材料的弹性模量E,及截面惯性矩I。EI称为抗弯刚度。
6. 钢丝的剪切弹性模量计算公式
根据胡克定律:压缩力计算公式为 F=k·x :
F=压缩力/弹簧弹力(N)
x=弹簧压缩量(mm)
k=弹性系数(N/mm)
压缩弹簧的弹性系数 k=(G×d^4)/(8×Dm^3×Nc):
G = 剪切弹性模量bai[MPa, psi](G值大小为:钢丝8000,不锈钢7200)
d =线径(mm)
Dm =弹簧中心直径(mm)
Nc =有效圈数=总圈数-2