扭杆弹簧的计算公式

扭杆弹簧的计算公式

图1为悬架装置扭杆弹簧的机构图。当作用在杆臂上的力P处于垂直位置时,此机构弹簧刚度不是定值,而是随着力臂的安装角度和变形角度而变化。因此在计算杆体所承受的扭矩T时,必须考虑力臂长度和位置。其计算公式如表1所示

11D14D4

图1  悬架装置扭杆弹簧机构图

表1                            扭杆弹簧计算

项目

单位

公式及数据

备注

作用于转臂端垂直方向的载荷P

N

11-145-2-1

α、β——受载和卸载时力臂中心线与水平线夹角,rad

φ=α+β

11-145-2-10或查图2

11-145-2-11或查图3

11-145-2-12或查图4

υ——自振频率,Hz

Zt——抗扭断面系数,mm3,见表2

Ip——极惯性矩,mm4

G——剪切弹性模数,MPa

g——重力加速度,g=9800mm/s2

臂端垂直方向的扭杆弹簧刚度P'

N/mm

11-145-2-2

扭杆弹簧的扭矩T

N·mm

11-145-2-3

扭角刚度T '

11-145-2-4

11-145-2-5

静变形fs

mm

11-145-2-6

扭转切应力τ

MPa

11-145-2-7

扭杆有效长度L

 

11-145-2-8

扭杆的自振频率υ

Hz

11-145-2-9

表2                          常用截面扭杆弹簧的有关计算公式

截面形状

极惯性矩

Ip/mm4

抗扭断面系

数Zt/mm3

变形角φ

11-146-1

扭转切应力

11-146-2

扭角刚度

11-146-3

/N·mm·rad-1

载荷作用点

11-146-4

/N·mm-1

变形能

11-146-5

/N·mm

b11d14d3a

11-146-6

11-146-7

11-146-8

11-146-9

11-146-10

11-146-11

11-146-12

b11d14d3b

11-146-13

11-146-14

11-146-15

11-146-16

11-146-17

11-146-18

11-146-19

b11d14d3c

11-146-20

11-146-21

11-146-22

11-146-23

11-146-24

11-146-25

11-146-26

b11d14d3d

11-146-27

11-146-28

11-146-29

11-146-30

11-146-31

11-146-32

11-146-33

b11d14d3e

11-146-34

11-146-35

11-146-36

11-146-37

11-146-38

11-146-39

11-146-40

b11d14d3f

11-146-41

11-146-42

11-146-43

11-146-44

11-146-45

11-146-46

11-146-47

表3                           矩形截面扭杆计算公式中的系数

11-146-48

k1

k2

k3

11-146-48

k1

k2

k3

1.00

0.1406

0.2082

1.0000

1.75

0.2143

0.2 390

0.8207

1.05

0.1474

0.2112

 

1.80

0.2174

0.2404

 

1.10

0.1540

0.2139

 

1.90

0.2233

0.2432

 

1.15

0.1602

0.2165

 

2.00

0.2287

0.2459

0.7951

1.20

0.1661

0.2189

 

2.25

0.2401

0.2520

 

1.25

0.1717

0.2212

0.9160

2.50

0.2494

0.2576

0.7663

1.30

0.1771

0.2236

 

2.75

0.2570

0.2626

 

1.35

0.1821

0.2254

 

3.00

0.2633

0.2672

 

1.40

0.1869

0.2273

 

3.50

0.2733

0.2751

 

1.45

0.1914

0.2289

 

4.00

0.2808

0.2817

0.7447

1.50

0.1958

0.2310

0.8590

4.50

0.2866

0.2870

 

1.60

0.2037

0.2343

0.8418

5.00

0.2914

0.2915

0.7430

1.70

0.2109

0.2375

 

10.00

0.3123

0.3123

 

11D14D5         11D14D6

图2  系数C1值与11-147-1和β的关系                图3  系数C2值与11-147-1和β的关系

11D14D7

图4  系数C3值与11-147-1和β的关系