弹簧形变图(弹性形变图示)

海潮机械 2023-01-13 20:37 编辑:admin 72阅读

1. 弹簧形变图

弹簧的抗压能力由其劲度系数k决定,k值越大,其抗压能力越强。

关于这个问题的理解可以整理为以下几点:

一.由胡克定律可知,k=F/x,F为在弹性限度内弹簧形变(压缩或伸长)而产生的弹力,x为弹簧的形变量。该式为k的定义式,应用于k值的求解。

二.决定弹簧k值大小的因素:

  1.弹簧的材料;

  2.弹簧丝的粗细;

  3.弹簧的原长;

  4.单位长度所含匝数;

  5.弹簧圈的直径。

   

中学物理范围内,在其他条件一定时,弹簧丝越粗,原长越小,单位长度的匝数越多,弹簧圈直径越小,则k值越大。

   

针对问题所说的不同长度的弹簧,可以这样理解,长弹簧为A,短弹簧为B,A的长度是B的两倍(其他条件均一样),均受相同力作用下拉伸(压缩时与之同理),见下图。

   

所以,当其他条件一定时,弹簧原长越小,k越大,弹簧的抗压能力就越强。

2. 弹性形变图示

压力是垂直作用于物体表面上的力。

压力是由于相互接触的两个物体互相挤压发生形变而产生的,按着力的性质划分,压力属于弹力;发生形变的物体由于要恢复原状,对与它接触的物体产生力的作用,这种力叫做弹力。

物体受到力的作用发生形变并可以恢复到原来形状,则我们说这种形变是弹性形变。

支持力是施力物发生形变的。

比如说一个物体在水平桌面上静止。

是桌子发生形变。

3. 弹簧变形曲线

首先要明确我们所设计的弹簧有什么要求,通过装配件我们要确定我们的弹簧应当用什么结构,外径或是内径大小,工作行程,载荷及工作环境。

1、弹簧丝直径d:制造弹簧的钢丝直径。

2、弹簧外径D2:弹簧的最大外径。

3、弹簧内径D1:弹簧的最小外径。

4、弹簧中径D:弹簧的平均直径。它们的计算公式为:D=(D2+D1)÷2=D1+d=D2-d

5、t:除支撑圈外,弹簧相邻两圈对应点在中径上的轴向距离成为节距,用t表示。

6、有效圈数n:弹簧能保持相同节距的圈数。

7、支撑圈数n2:为了使弹簧在工作时受力均匀,保证轴线垂直端面、制造时,常将弹簧两端并紧。并紧的圈数仅起支撑作用,称为支撑圈。一般有1.5T、2T、2.5T,常用的是2T。

8、总圈数n1:有效圈数与支撑圈的和。即n1=n+n2.

9、自由高H0:弹簧在未受外力作用下的高度。由下式计算:H0=nt+(n2-0.5)d=nt+1.5d(n2=2时)

10、弹簧展开长度L:绕制弹簧时所需钢丝的长度。L≈n1(ЛD2)2+n2(压簧)L=ЛD2n+钩部展开长度(拉簧)

11、螺旋方向:有左右旋之分,常用右旋,图纸没注明的一般用右旋。

12、弹簧旋绕比:中径D与钢丝直径d之比。

压簧

字符含义

c = 弹簧直径比 (c=D/d; c=D/b) [-]

b = 线宽 [单位:mm, in]

d = 线径 [单位:mm, in]

D = 中心直径 [单位:mm, in]

F = 弹簧负载 [单位:N, lb]

G = 剪切弹性模量[单位:MPa, psi]

h = 线高 [单位:mm, in]

k = 弹簧系数 [单位:N/mm, lb/in]

Ks= 曲线校正因数 [-]

L0 = 自由长度 [单位:mm, in]

LS = 固体高度 [单位:mm, in]

n = 有效圈数 [-] p = 节距[单位:mm, in]

s = 弹簧变形[单位:mm, in]

Ø =形状系数 t [-] (e.g. DIN 2090)

t =弹簧材料扭应力 [单位:MPa, psi]

4. 弹簧的形变

弹簧的力不会突变。绳子,杆的力会突变。

弹簧里的应力是随其变形存在而存在的,只要弹簧的变形还在,其应力就在那,又因为卸掉外力后变形不是突然消失而是连续渐变消失的,故应力也是连续变化,不会突变。

如果弹簧材料在弹性变形范围内,力与变形成正比的规律。

如果超过了弹簧的弹性极限就会突变 就是弹簧拉坏了

5. 弹簧形变图片

高中物理力学中绳的两类模型是这样理解的:先说绳子,他是不能进行弹性形变的。

所以他的“突变”指的是,绳子内部的张力会由某一个力直接变成另一个大小的力,比如一个人用5N的力拉绳子,绳子所受的里为5N,突然对绳子的拉力变成10N,绳子内部的张力会“直接”变成10牛!这种变化是一瞬间完成的,他的特点是:绳的张力不是均匀变化的,没有经过变成6、7、8、9牛的过程而直接变成10牛。再说弹簧,他可以进行弹性形变。所以他不发生突变。力的变化是连续的。比如人用5牛的力拉弹簧,弹簧受到五牛的拉力,当手对弹簧的拉力突然变成10牛,弹簧的变化是什么?逐渐伸长对吧?有胡克定律可知,他的弹力是随着长度变化的是连续变化的。他的特点是:弹簧的张力是连续变化的,经历了变成6、7、8、9牛的过程,才变成10牛。这就是弹性绳和刚性绳的区别。

6. 弹簧弹力与形变量图像

物体由于发生弹性形变,各部分之间存在着弹性力的相互作用而具有的势能叫做“弹性势能”。

被压缩的气体、拉弯了的弓、卷紧了的发条、拉长或压缩了的弹簧都具有弹性势能,被压缩或伸长的弹簧都具有弹性势能。Ep=1/2kx^2 k弹簧的劲度系数, X弹簧的形变量。在弹性限度内,形变量最大,弹性势能最大。

7. 弹簧弹力图像

放在桌面上静止的弹簧也受到弹力作用。

弹簧的弹力是由于弹簧的拉伸或压缩产生的。放在桌面上静止的弹簧如果被拉伸或者压缩一定具有弹力作用。再有,弹簧肯定受到桌面的支持力作用,支持力也是弹力。