扭杆弹簧的端部结构和有效长度

扭杆弹簧的端部结构

扭杆是具有一定截面的直杆，其端部(安装连接部分)的形状如图1所示，常用的有花键形、细齿形和六角形

花键形有矩形花键和渐开线花键两种。由于渐开线花键具有自动定心作用，各齿力均匀，强度高，寿命长，故采用较多。细齿形实质上是模数较小、齿数较多的渐开线花键形。六角形传递扭矩效率不高，端部材料不能充分利用，但制造方便。目前细齿形应用最广

矩形和渐开线形花键的尺寸。根据扭杆直径由GB 1144—1987和GB 3478.1—1983确定

细齿形扭杆端部几何尺寸可参照下表

细齿形外径为扭杆直径的1.15~1.25倍，长度为扭杆直径的0.5~0.7倍

端部为六角形时，其对边距离约为扭杆直径的1.2倍，长度可取扭杆直径的1.0倍

为了减轻扭杆与端部交界处的应力集中，采用了圆弧或圆锥过渡。圆弧过渡时，圆弧半径应大于扭杆直径的3~5倍；圆锥过渡时，锥顶角2β可取30°左右，如图2所示。为了防止疲劳破坏，齿根处应有足够的圆角半径，并在整个宽度上啮合，以保证受力均匀。如扭杆构件刚性不足，会出现弯曲载荷，造成扭杆折损。为此，在扭杆的一端或两端加橡胶垫

图1扭杆弹簧的端部结构

模数/mm

齿数

齿顶圆直径

/mm

齿根圆直径

(＞杆径)/mm

模数/mm

齿数

齿顶圆直径

/mm

齿根圆直径

(＞杆径)/mm

0.75

10

15.00

13.50

0.75

43

23.00

31.50

22

17.25

15.75

46

35.25

33.75

25

19.50

18.00

49

37.50

36.00

28

21.75

20.25

1.0

38

39.00

37.00

31

24.00

22.50

40

41.00

39.00

34

26.25

24.75

43

44.00

42.00

37

28.50

27.00

46

47.00

45.00

40

30.75

29.25

49

50.00

48.00

图2  扭杆端部结构

扭杆弹簧的有效工作长度

扭杆弹簧工作时，由于扭杆与端部过渡部分也发生扭转变形。因此，在设计时应将两端过渡部分换算成当量长度。圆形截面扭杆过渡部分的当量长度可从图3查得，扭杆的有效工作长度应是杆体长度加上两端过渡部分的当量长度：

L＝l+2l_e

图3  过渡部分当量长度l_e