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        彈簧

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        扭簧

        扭簧

          說起扭簧,不知道我們是否熟悉,想必我們都聽過彈簧吧,這是一種類似于彈簧的機械結構,在機械領域發揮了重大作用。關于扭簧的設計方面我們需要特別關注一下,包括扭簧的設計原理、設計流程、設計結構、設計標準,了解這些后,我們對扭簧的認識會更加深刻,現在讓我們一起來詳細的了解下吧。

          

        扭簧

          扭簧是一種機械蓄力結構,主要用于古代弩炮和其他弩類遠射武器。扭力彈簧通過對材質柔軟、韌度較大的彈性材料的扭曲或旋轉進行蓄力,利用杠桿原理釋放,使被發射物具有一定的機械能。

          

        扭簧

          主要參數

          

          d (彈簧線徑) :該參數描述了彈簧線的直徑。

          

          D` (心軸最大直徑):該參數描述的是工業應用中彈簧軸的最大直徑,公差±2%。

          

          D1 (內徑): 彈簧的內徑等于外徑減去兩倍的線徑。扭簧在工作過程中,內徑可以減小到心軸直徑。

          

          D2 (外徑) : 等于內徑加上兩倍的線徑。扭簧在工作過程中,外徑將變小。

          

          H0(自由長度):彈簧不受任何外力時的長度。

          

          σ1(安裝應力):扭轉至安裝角度時彈簧所承受應力大小。

          

          σ2(工作應力):扭轉至工作作度時彈簧所承受應力大小。

          

          σs(試驗應力): 材料所能承受彈簧工作時的極限應力。

          

          T` (彈簧剛度): 這個參數確定彈簧工作時的阻力。單位 牛頓 * 毫米/度。

          

          螺旋方向 : 右旋彈簧反時針方向旋,左旋彈簧順時針方向旋。

          

        扭簧

          扭簧設計

          

          扭簧設計原理

          

          扭簧利用杠桿的原理,通過對材質柔軟、韌度較大的彈性材料的扭曲或旋轉,使之具有極大的機械能。是承受扭轉變形的彈簧,它的工作部分也是各圈或是緊密圍繞或是分開圍繞。扭轉彈簧的端部結構是加工成各種形狀的扭臂,由單扭至雙扭,乃至各種扭桿之變形,得依設計成型。扭轉彈簧常用于機械中的平衡機構,在汽車、機床、電器等工業生產中廣泛應用。

          

          目前,廣泛應用的彈簧應力和變形的計算公式是根據材料力學推導出來的。若無一定的實際經驗,很難設計和制造出高精度的彈簧,隨著設計應力的提高,以往的很多經驗不再適用。例如,彈簧的設計應力提高后,螺旋角加大,會使彈簧的疲勞源由簧圈的內側轉移到外側。

          

          扭簧的設計流程

          

          現很大部份產品都是先設計外觀和結構,再來考慮用什么樣的彈簧去實現功能,此時扭簧的設計流程需要圍繞現有的結構。當結構被設計好以后再來設計扭簧時,扭簧就有一個空間大小的絕對限制。首先我們要先明白這個結構需要用到什么樣式的扭簧、扭簧內徑和外徑限制、扭簧臂長限制,扭簧的安裝角度限制、扭簧工作角度及對應的扭矩大小限制。扭簧的設計需要在這些限制內進行,通過這些數據我們就可以推導出合適這些限制的彈簧參數。

          

          扭簧設計結構

          

          扭簧的設計結構主要需要滿足產品的安裝及工作性質。彈簧的安裝主要是扭臂的形狀,這個受產品的空間限制,扭簧設計需要根據空間大小選擇合適的扭簧樣式。工作性質主要體現于彈簧需要實現的工作方式,比如彈簧是向左扭還是向右扭或是左右都會扭、彈簧的工作頻率屬于動載荷還是靜載荷,彈簧的工作環境是常溫還是高溫或是低溫,彈簧的防腐要求等。這些方面會直接影響到彈簧的結構、選材及設計方法。下圖為彈簧的常見結構。

          

        扭簧

          設計標準

          

          彈簧的設計標準主要是通過正確的設計方法去實現產品的工作要求,設計的公式及方法可以參考《彈簧手冊》。這里列出扭簧設計所需的幾個主要設計公式:

          

          扭簧剛度公式,Ed^4/3670/Dn(單位Nmm/°)

          

          扭簧扭矩公式, Ed^4/3670/Dn*扭轉角度

          

          彈簧允許的最大扭矩計算公式,πd^3/32*σs

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