【摘 要】
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斜圈弹簧已广泛应用于电力、航空航天等行业。近年来,其应用市场越来越广,需求量越来越大。斜圈弹簧刚度是其力学性能的重要指标之一,而当前对其数学及力学性能方面的国内外研究
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斜圈弹簧已广泛应用于电力、航空航天等行业。近年来,其应用市场越来越广,需求量越来越大。斜圈弹簧刚度是其力学性能的重要指标之一,而当前对其数学及力学性能方面的国内外研究均十分欠缺。针对上述问题,本文分析了斜圈弹簧的结构特点,建立了斜圈弹簧的数学模型,并推导了其斜率、曲率计算公式,进而对其力学性能展开研究。 首先,建立了斜圈弹簧的数学模型,在普通螺旋弹簧的基础上,建立了笛卡尔坐标系及柱坐标系下直线型斜圈弹簧的数学方程,柱坐标系下环形斜圈弹簧的数学方程。再根据数学模型,在ANSYS中参数化编程,建立有限元模型,为后面的斜圈弹簧力学分析奠下基础。 其次,在数学模型建立的基础上,根据斜圈弹簧的受力及变形特点,推导了包含多种结构要素的斜圈弹簧刚度计算理论公式。利用ANSYS求出斜圈弹簧刚度及实验测得的数据,验证刚度计算式的合理性;应用理论公式分析了斜圈弹簧的线径、节距、线圈宽度、倾斜角等结构参数对其刚度及平直度的影响规律,为斜圈弹簧的选型与设计选型提供了理论指导。 再次,在求刚度计算式中的力学分析基础上,推导出应力应变计算式,计算式的结果与ANSYS有限元仿真结果吻合,根据推导的计算公式,探讨了弹簧结构参数对其应力应变值的影响。 最后,利用ANSYS软件,研究了关于斜圈弹簧的热-结构耦合计算方法,分析了温度对斜圈弹簧刚度及应力应变的影响。
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