斜圈彈簧在承受軸向、徑向、扭(niǔ)轉載(zǎi)荷時的力學性(xìng)能(néng)分別是怎樣的?
一、軸向載荷下的力學性能
當斜圈彈(dàn)簧承受軸向載荷時,它的變形方式與普通圓柱螺旋彈簧有相似之處,但也有其獨特的性能表現。
軸向(xiàng)壓縮(suō)時,斜圈彈簧會沿著軸向方向縮短。其剛度(力與變形量之比(bǐ))與彈簧的螺旋角、鋼(gāng)絲直徑、彈簧中徑和有效圈數等因(yīn)素有關。和普通(tōng)彈簧相比,斜圈彈簧由(yóu)於螺旋角的存在,在軸向壓縮時會產生一個分(fèn)力使彈簧有向側麵偏移的趨勢。不過(guò),這種偏移趨勢在合理的設計範(fàn)圍內可以被控製。
從應力(lì)分布來看,彈簧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(jun1)勻。在靠近兩(liǎng)端的位置,應力集中現象可能會(huì)相對(duì)明(míng)顯一些,這是因為端部約束和載荷(hé)傳遞(dì)的特點導致的(de)。例如,在一些(xiē)實(shí)驗(yàn)中可以觀察到,當軸向(xiàng)載荷逐漸增加時(shí),斜圈彈簧兩端先出現局部的變形變大。

二、徑向載荷下的力學性能
在承受徑向(xiàng)載荷時,斜圈彈(dàn)簧表現出複雜的力學行為。徑向(xiàng)力會使彈(dàn)簧產生彎曲變形和扭轉的(de)複合變形。
斜圈彈簧的螺旋角(jiǎo)會使得它在徑向載荷下的彈性恢複力(lì)有一個切向分量,這個分量會(huì)產生一(yī)定的扭轉效果。同時,彈簧的徑(jìng)向變(biàn)形量會隨著徑向載荷的增加而變大。其徑向剛度同樣受到彈簧幾何參數的影(yǐng)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轉和彎曲的(de)複(fù)合作用,其內部的應力狀態包括彎曲應力和扭轉應力。這種複合應力狀態對彈簧的(de)材(cái)料強度提出了更高的要求。如果材料強度不足,在較大的徑向(xiàng)載(zǎi)荷下可能會出(chū)現局部(bù)的塑性變形或者疲勞(láo)裂紋。
三、扭轉載荷下的力學性能
當斜圈彈簧受到扭(niǔ)轉載荷時,其主要的變形形式是扭轉。與普通圓柱螺旋彈簧不同的是,斜圈彈簧的螺旋(xuán)角會(huì)使(shǐ)扭轉過程中產(chǎn)生軸向和徑向的分力。
在扭轉(zhuǎn)過程(chéng)中,彈簧的扭矩 - 扭轉角關係(扭轉剛度)與彈簧的幾何形狀密切相關。斜圈彈簧的扭轉剛度通常比相同(tóng)尺寸的普通圓柱螺旋彈簧要複雜得多。這是因為螺旋(xuán)角的存在使得扭轉時鋼(gāng)絲的變形模(mó)式發生了變化。
從應力角度看,在(zài)扭轉載荷下,彈簧(huáng)鋼絲主要承(chéng)受剪切應力。而且由於斜圈結構的(de)特點,這種剪切應力在彈簧圓周方向的分布也不均勻。這(zhè)種不均(jun1)勻分布在設計和使用斜圈彈簧時需(xū)要重 點考慮,以(yǐ)避免因局(jú)部應力過大而(ér)導致(zhì)彈(dàn)簧失效。
