彈簧的特性線和剛度
發(fā)布時間：2020-04-02 14:45:45來源：
彈簧的特性線大致有三種類型：
①直線型；②漸增型；③漸減型。
有些彈簧的特性線可以是以上兩種或三種類型的組合，稱為組合型特性線。如截錐渦卷彈簧的特性線加載起始一段為直線型，變形達到一定程度后特性線便成為漸增型。碟形彈簧的特性線，起始為漸減型，后為漸增型，整個特性線呈S形。又如環(huán)形彈簧的特性線，加載時為直線型，而卸載時則為漸增型。采用組合彈簧也可以得到組合的特性線，所示為兩個不同高度的并列組合螺旋彈簧的特性線。加載開始只有一個彈簧承受載荷，所以特性線只是受載荷那個彈簧的特性線。當受載彈簧在載荷作用下變形到一定程度，另一個彈簧也開始承受載荷，這時特性線開始轉變?yōu)閮蓚€彈簧受載的特性線，因而其斜率發(fā)生了變化。
載荷增量dF(或dT)與變形增量df(或d4)之比，即產生單位變形所需的載荷，稱為彈簧的剛度，對于壓縮和拉伸彈簧的剛度為：彈簧的剛度=載荷增量/變形增量。對于扭轉彈簧來說剛度為：扭轉剛度=載荷增量/變形增量
特性線為漸增型的彈簧，剛度隨著載荷的增加而增大；而漸減型的彈黃，剛度隨著載荷的增加而減小。至于直線型的彈簧，剛度則不隨載荷變化而變化，即：
彈簧的剛度=載荷增量/變形增量=彈簧載荷/彈簧變形量=常數(shù)
扭轉剛度=載荷增量/變形增量=扭矩/扭轉變形角=常數(shù)
因此，對于具有直線型特性線的彈簧，其剛度也稱為彈簧常數(shù)。單位力度使彈簧所產生的變形，即剛度的倒數(shù)稱為彈簧的柔度。
彈簧的特性線對于設計和選擇彈簧的類型起指導性的作用。截錐渦卷彈簧特性線上可以看到，當載荷達到一定程度時，彈簧的剛度急劇增加。由于這種特性，當彈簧受到過大載荷時，彈簧的變形增加的比較小，從而可以起到保護彈簧的作用。所以，具有這種特性線的彈簧適用于空間小、載荷大的情況。如空氣彈簧帶有高度控制閥，則其特性線為S形，這是車輛懸架裝置的理想狀態(tài)。因為這種曲線的中間區(qū)段的剛度比較低，而在拉伸和壓縮行程的末了區(qū)段剛度逐漸增加。這樣，可以保證車輛在正常運行時很柔軟，而在通過坎坷的路面，空氣彈簧被大幅度拉伸和壓縮時，逐漸變硬，從而能限制車體的振幅。環(huán)形壓縮彈簧或板彈簧的特性線，表明在加載與卸載過程中彈簧消耗了一部分摩擦功，或者說吸收了一部分能量。因此，具有這類特性線的彈簧，適用于減振和緩沖。
設計彈簧時，可用分析的方法計算出它們的特性線。但即使是最精確和最仔細的計算，其結果和實際的數(shù)值總有一定程度的差異，這是由于制成的彈簧不可避免地存在著一定的工藝誤差，以及材料組織非絕對均勻性所造成的。所以，在設計彈簧時，如需要保證特性線的要求，必須經過試驗，反復修改有關尺寸，最后達到所需要的特性線。
在設計非線性特性線彈簧時，有的要考慮靜變形。靜變形系指過特性線上任意點a，作切線與橫坐標軸相交，其切點與a點在橫坐標軸上投影的距離即變形量fs稱為切點a對應載荷Fs的靜變形。
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