基于不同载荷的圆柱螺旋弹簧刚度特性分析.pdfVIP

学兔兔 第2期(总第183期) 机 械 工程 与 自动 化 NO．2 2014年O4月 MECHANICAL ENGINEERING AU]’OMATION Apr． 文章编号：1672-6413(2014)02—0046—02 基于不同载荷的圆柱螺旋弹簧刚度特性分析 田树涛，杜延旭，郭 敬 (山东科大 机电科技有限公司．山东 济宁 272400) 摘要：运用SolidWorks软件本身的建模功能构建弹簧的三维模型．并对圆柱螺旋弹簧进行有限元分析，通 过不同的加载方法 (位移加载和直接力加载)，获得不同加载方法下螺旋弹簧的刚度。研究表明：Solid— Works分析软件能够获得足够精度的计算结果，并且位移加载更符合理论计算的结果，为圆柱螺旋弹簧的精 确设计和计算提供了可靠的方法和依据。 关键词：圆柱螺旋弹簧；刚度特性；有限元；SolidWorks 中图分类号：TH135：TP391．77 文献标识码：A 0 引言 1．1 圆柱螺旋弹簧的垂直刚度求解 目前对圆柱螺旋弹簧的理论计算已经比较成熟， 圆柱螺旋弹簧垂直刚度的计算公式为： 现有的理论公式也基本满足工程分析的需要。比较精 K 一 ． (1) 确地得到弹簧刚度特性的办法是做实验，但同时存在 着制样费用高和测试时间长等缺点。本文提出了一种 将弹簧参数代入式(1)，计算得到弹簧的垂直刚度 用有限元分析软件SolidWorks对圆柱螺旋弹簧刚度 为3．59 N／ram。圆柱螺旋弹簧的约束为底面固定，加 特性进行有限元分析的方法，通过不同的加载方式比 载有两种方式：①直接力加载，即在弹簧顶面直接加力 较其分析结果与理论数据的差异。 (见图2)，方向平行于弹簧中心线，随着加载力大小的 1 圆柱螺旋弹簧分析模型 不同，位移会有变化，即可得到位移和力的变化曲线 本文分析的弹簧材料为一般弹簧用钢，材料密度 (见图3)；②位移加载，在弹簧顶面加载位移载荷(见 为7 850 kg／m。，弹性模量为209 GPa，切变模量G为 图4)，方向平行于弹簧中心线，随着位移载荷的变化， 80 GPa，泊松比为0．3。弹簧的几何参数如下：弹丝直 力会有变化，即可得到位移和力的变化曲线(见图5)。 径d一6 mm，自由高度 H一300 mm，有效圈数7／= 由图3和图5可知，由直接力加载得到的Kv一3．3 N／ io．5，弹簧中径D=7O mill。 弹簧实体模型如图1所示。 mm，由位移加载得到的K 一3．6 N／mln。