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弹簧是一种存储机械能的弹性物体。弹簧通常由弹簧钢制成。有许多弹簧设计。在日常使用中,该术语通常指的是弹簧。利用它的弹性可以控制机件的运动、缓和冲击或震动、储蓄能量、测量力的大小等[1]。广泛用于机器、仪表中。

当常规弹簧没有刚度变化特性时,从其静止位置被压缩或拉伸时,它施加与它的长度变化成正比的相反力(此近似分解为较大的挠度)。弹簧的“速率”或“弹簧常数”是它施加的力的变化,除以弹簧的偏转变化。 也就是说,它是力与偏转曲线的梯度。延伸或压缩弹簧的速率以力的单位除以距离表示。扭转弹簧,当它围绕其轴扭转一定角度时扭转,它产生与角度成比例的扭矩。扭转弹簧的速率以扭矩除以角度为单位,例如牛顿米 / 弧度或英尺磅力 / 度。弹簧率的倒数是顺应性,即:如果弹簧的速率为 10 N/mm,则其弹性为 0.1 mm/N。并联弹簧的刚度(或速率)是相加的,弹簧串联的顺应性也是如此。

弹簧由各种弹性材料制成,最常见的是弹簧钢。小弹簧可以由预硬化的坯料卷绕,而较大的弹簧由退火钢制成并在制造后硬化。一些有色金属也用于磷青铜和钛用于需要耐腐蚀性的部件和铍铜用于承载电流的弹簧(因为它的电阻低)。

定义和特征

该对象具有称为弹性的属性,即使通过施加力而使其变形也会尝试返回其原始状态。弹簧的广义上的定义,这弹性的性质的利用为主要目的的总称。弹簧所需的特性大致分为:

具有弹性

这3个举出的特性,这些是“弹簧的三大特点”之称。除了称为弹簧的零件和物体之外,还提供这三个特征,但可以说使用这些特征可以特别好地利用弹簧。其他也弹簧的基本性质和工作的分法[a]、在这里,我们按照这三大类来解释弹簧的基本特征。

恢复力

当施加力时弹簧变形并且在移除力时具有恢复其原始形状的特性。弹簧的基本要求是,即使通过这种方式施力使其变形,也具有试图恢复原状的性质,这是必要条件。能够回到原来的形状, 被称为“恢复力”, 恢复力的存在被列为弹簧的一大特征。

恢复力是指物质的“弹性”,并且在移除力时恢复到其原始形状的变形称为“弹性变形”。然而,当力(更精确地,应力)施加了超过该材料的限制,所以留下了(更确切地说,应变)甚至不包括力变形。该特性称为“塑性变形”,由于塑性的性质而不能恢复到原始状态的变形称为“塑性变形”。弹性变形中变形保持的最大应力称为“弹性极限”。由于弹簧是回到原来的前提,使用的塑性变形是用在受力范围内适用于弹簧的理想,一般不超过弹性极限

类型

根据负载力的施加方式进行分类

拉伸/拉伸弹簧:弹簧设计用于拉伸载荷,因此弹簧在载荷施加时伸展。

压缩弹簧:设计用于在压缩载荷下运行,因此弹簧在施加载荷时会变短[2]

扭力弹簧:不同于上述类型,其中负载是轴向力,施加到扭转弹簧的负载是扭矩或扭力,弹簧的末端旋转通过 施加载荷时的角度。

恒力弹簧:支撑载荷在整个挠曲周期内保持不变。

可变弹簧:线圈对负载的阻力在压缩过程中变化。

可变刚度弹簧:线圈对负载的阻力可以动态地改变,例如通过控制系统,这些弹簧的某些类型也改变它们的长度,从而也提供致动能力。

根据它们的形状进行分类

扁平弹簧:这种类型由扁平弹簧钢制成。

机加工弹簧:这种类型的弹簧是通过加工棒料和车床铣削操作而不是卷绕操作来制造的。由于它是机加工的,弹簧可以包括除弹性元件之外的特征。机加工弹簧可以在典型的压缩/伸展,扭转等负载情况下制造。

蛇形弹簧:一种粗锯的粗线 - 经常用于现代室内装潢/家具。

最常见的弹簧类型

悬臂弹簧:仅在一端固定的弹簧。

线圈弹簧或:螺旋弹簧:弹簧(通过绕圆柱绕线制成)有两种类型:

“张力”或“拉伸弹簧”:设计为在负载下变长。它们的转动(环)通常在卸载位置接触,并且它们在每端具有钩,眼或一些其他连接方式。

“压缩弹簧”:设计为在装载时变短。它们的转弯(环)在卸载位置没有接触,它们不需要连接点。

“空心管弹簧”:可以是拉伸弹簧或压缩弹簧。中空管填充有油以及改变管内流体静压力如膜或微型活塞等硬化或放松弹簧的装置,例如隔膜或微型活塞等,以使弹簧变硬或松弛,例如隔膜或微型活塞等,以使弹簧变硬或松弛,或者,管道的横截面选择的形状是当管道受到扭转变形时它会改变其面积-横截面积的变化转化为管道内部容积的变化以及可以进出弹簧的油流量由阀控制,从而控制刚度。中空管的弹簧还有许多其他设计,它们可以改变任何所需频率的刚度,通过倍数改变刚度或者除了弹簧质量之外还像线性致动器一样移动。

锥形弹簧:锥形压缩螺旋弹簧,使得在压缩时线圈不会相互挤压,从而允许更长的行程。

发细弹簧或平衡弹簧一种精致的螺旋弹簧,用于手表电流计和电源必须携带到部分旋转装置(如方向盘)而不妨碍旋转的地方。

板簧:用于车辆悬吊系统,电气开关和弓箭的平板弹簧。

V型弹簧:用于古董枪械机制。也是门锁弹簧,用于古董门闩机构。

视频

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弹簧的弹力有多大

参考文献

  1. 弹簧知识,豆丁网
  2. "弹簧" 的分类有哪些?,搜狐,2018-12-12