圆柱螺旋弹簧的刚度

圆柱螺旋弹簧同时受垂直载荷和水平载荷作用产生如图1所示的变形，其垂直方向刚度计算公式为：

图1  圆柱螺旋弹簧在垂直和水平方向的变形

　　　　　　　　　　　　　　式(1)

式中　F_x——垂直方向载荷，N；

δ_x——由载荷F_x所引起的垂直方向变形量，m；

G——弹簧钢的切变模量，一般可取G＝8×10¹⁰N/m²；

d——弹簧的钢丝直径，m；

D——弹簧中径，m；

n——弹簧的有效圈数

当弹簧钢的弹性模量E＝2.1×10¹¹N/m²、切变模量G＝8×10¹⁰N/m²时，弹簧的水平刚度为：

　　　　　　式(2)

式中　F_y——水平方向载荷，N；

δ_y——由载荷F_y所引起的水平方向变形量，m；

C_s——考虑垂直方向载荷影响的修正系数，其值取决于，可由图2选取；

H——弹簧的工作高度，m，H＝H₀-δ_s；

H₀——弹簧的自由高度，m；

δ_s——弹簧的静载变形量，m

比较式(1)及式(2)得到刚度的比值关系为：

当G＝8×10⁴N/mm²时，

的变化关系，如图3所示

为了使弹簧所支承的机械设备具有足够的稳定性，弹簧的水平刚度对垂直刚度的比值应满足下式：

图2  修正系数关系曲线

图3  刚度比关系曲线