[發明專利]變絲徑和變中徑螺旋彈簧垂向剛度的計算方法

在審

• 申請號: 202310562238.2
• 申請日: 2023-05-18
• 公開（公告）號: CN116579081A
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發明（設計）人: 闞世超;周超;周長城;耿向明;王靖業;初振美
• 申請（專利權）人: 山東聯美彈簧有限公司;山東理工大學
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/23;G06F119/14
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司 37212
• 代理人: 蔡俐娜

1.一種變絲徑和變中徑螺旋彈簧垂向剛度的計算方法，其特征在于：螺旋彈簧的絲徑和變中徑均隨極角位置而變化，即變絲徑和變中徑螺旋彈簧；根據螺旋彈簧的結構參數和材料特性參數，對變絲徑和變中徑螺旋彈簧的垂向剛度進行計算，計算步驟如下：

(1)變絲徑和中徑螺旋彈簧的各極角θ_i所對應的極半徑R_θi和升角α_θi：

根據螺旋彈簧的有效圈數n,以Δ_θ作為微元角，將整個螺旋彈簧極角2nπ劃分為個微元角，各微元角對應的極角θ_i＝iΔ_θ，i＝1,2,…,n_Δθ，根據螺旋彈簧的有效高度H₀，節距p＝H₀/n，變絲徑和變中徑螺旋彈簧的首端中徑D₁和末端中徑D₂，對變絲徑和變中徑螺旋彈簧的各極角θ_i所對應的極半徑R_θi和升角α_θi進行計算，即

式中，k_D為螺旋彈簧的中徑隨極角變化的斜率，

(2)變絲徑和變中徑螺旋彈簧的各極角θ_i所對應的絲徑d_θi的計算：

根據微元角Δ_θ弧度，螺旋彈簧的有效圈數n，微元角個數n_Δθ，各微元角對應的極角θ_i＝iΔ_θ，i＝1,2,…,n_Δθ，變絲徑螺旋彈簧的首端絲徑d₁，末端絲徑d₂，變絲徑和變中徑螺旋彈簧的首端中徑D₁，末端中徑D₂，步驟(1)中計算得到的k_D，對變絲徑和變中徑螺旋彈簧的各極角θ_i所對應的絲徑d_θi進行計算，即

式中，L_C為絲徑水平投影的總長度，L_C＝nπ(D₁+nπk_D)；

(3)變絲徑和變中徑螺旋彈簧的垂向柔度R_dz的計算：

根據微元角Δ_θ弧度，微元角個數n_Δθ，泊松比μ，剪切模量G,步驟(1)中計算得到的R_θi和α_θi，步驟(2)中計算得到的d_θi，i＝1,2,…,n_Δθ，對變絲徑和變中徑螺旋彈簧的垂向柔度R_dz進行計算，即

(4)變絲徑和變中徑螺旋彈簧的垂向剛度K_z的計算：

根據步驟(3)中計算得到的R_dz，對該變絲徑和中徑式橢圓柱面螺旋彈簧的垂向剛度K_z進行計算，即