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        螺旋圓彈簧的橫向剛度分析

        螺旋圓彈簧的橫向剛度分析
          螺旋圓彈簧的橫向剛度分析
          
          分析比較幾種國內外常用的螺旋圓彈簧橫向剛度計算方法發現‚由于各種方法使用的螺旋圓彈簧計算高度算法不同‚導致螺旋圓彈簧橫向剛度計算結果有比較大的差異。為此定義螺旋圓彈簧自由高與簧條直徑之差為螺旋圓彈簧有效自由高度‚用以統一各方法中的螺旋圓彈簧計算高度算式。計算結果表明‚當螺旋圓彈簧的有效自由高度與垂向撓度之差等于螺旋圓彈簧計算高度時‚用各種方法計算出的螺旋圓彈簧橫向剛度與試驗結果最為接近
          
          螺旋圓彈簧是鐵道機車車輛中的常用元件‚其參數、特別是橫向剛度直接影響機車車輛的各種動力學性能指標。計算螺旋圓彈簧橫向剛度的方法有很多[1 -5 ]‚但基本方法均是將彈簧簡化為等截面彈性直桿‚利用直桿彈性曲線的微分方程和邊界條件‚導出彈簧的剛度矩陣‚所不同的是各自引入的修正方法和所取參數不同‚這就直接造成了橫向剛度計算值的差異。本文通過引入彈簧有效自由高度‚旨在統一各種方法中的彈簧計算高度‚使橫向剛度計算值接近試驗值
          
          1.等截面彈性直桿理論
          
          彈簧的橫向剛度分析模型如圖1 ( a )所示。如果彈簧在變形中上下平面保持平行‚彈簧的中間斷面處彎矩為0 ‚因此取1 /2彈簧作為研究對象‚其受力如圖1 ( b )所示。圖中: Q為橫向力; P為垂向力; M為彎矩; H為彈簧計算高度; D為彈簧中徑; fq為彈簧橫向變形量; y為彈簧的橫向變形坐標; x為彈簧的垂向變形坐標。根據等截面彈性直桿理論建立彈簧變形的微分方程:
          d 2 y
        d x 2+ k 2 y + k 2QPH2- x ( 1 )
        其中
        k =PB1 +PS( 2 )
        式中: B為彈簧等效彎曲剛度; S為彈簧等效剪切剛度

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