椭圆式异形压缩螺旋弹簧力学特性计算分析

摘要

椭圆式螺旋弹簧(即椭圆中径、椭圆丝径螺旋弹簧)是一种应用于特殊空间下的异形弹簧,目前尚无成熟可靠的椭圆式螺旋弹簧刚度及应力的计算方法。基于椭圆式螺旋弹簧的力学模型,利用卡氏定理建立其挠度及刚度的计算方法;基于弹性理论知识,运用半逆解法建立了考虑受扭转应力及弯曲应力同时作用下,椭圆式螺旋弹簧的复合切应力计算方法。通过实例对弹簧进行ANSYS仿真验证,结果显示弹簧刚度的相对偏差在0.84%以内,最大复合切应力的最大偏差仅为2.19%,表明建立的椭圆式螺旋弹簧刚度及复合切应力计算方法是正确的。基于建立的弹簧任意位置的复合切应力计算方法,计算总结出弹簧簧丝截面、弹簧圈表面的复合切应力及弹簧簧丝截面弯曲切应力的分布变化规律,为此类弹簧的设计及应用提供了理论参考。