板簧的测量计算

弹簧是由特殊金属调质制成的多层结构，对各种压力和应变均表现出出色的回弹性。因此，这些设备主要在车辆中用作减震器，但是实际上，您会发现它们无处不在，无论是在圆珠笔内部，气体打火机还是在当今的生活中，它们几乎已成为我们生活中不可或缺的一部分。

尽管弹簧可能有很多不同的类型，但在工程领域中最常使用以下两种弹簧：叠片弹簧或片簧和螺旋弹簧。

在这里，我们讨论板簧和用于计算板簧的各种表达式。

从工程的角度来看，设计板簧可能是至关重要的，需要进行许多考虑才能产生最合适的设计，该设计能够承受计算得出的载荷并有助于最佳地吸收冲击。

计算板簧所需的参数为：

弯矩

惯性矩

抵抗力矩

中心挠度系数

下面逐步地推导和学习上述每个表达式

如何测量板簧

任何四轮汽车，都可以立即看到钢板弹簧这些重要的装置，它们被广泛用作悬架，其唯一目的是吸收由于意外颠簸和崎岖不平的路面而可能引起的震动。它们通常位于轮轴的边缘。

但是，如何测量板簧以保证车辆的理想行驶和安全行驶呢？

在进入技术细节之前，我们首先了解它们的基本结构。

参照图，我们发现板簧基本上由许多平行连接的钢板组成，这些钢板带的长度递减，但是具有相同的宽度和厚度。

在无负载条件下，板簧条的形状可能会以一定弧度的形式出现在一定的半径上弯曲。然而，在存在载荷的情况下，条带的取向趋于伸直，从而对施加的载荷产生缓冲作用。

在车辆和铁路车厢中，通常安装板簧，使得轮轴垂直穿过并穿过弹簧的中心，同时弹簧的两端固定在车辆的车身或底盘上。

让我们假设以下参数并将它们表示如下：

L =片簧的长度，

t =钢板的厚度，

b =钢板的宽度，

n =钢板数量，

W =作用在弹簧上的载荷，

f =钢板上产生的极限弯曲应力，

δ =最高弹簧的原始挠度。

对系统分析表明，最下面的钢板所承受的负载被最上面的钢板的末端平均分担。

根据标准配方。弹簧中心处的弯曲力矩（BM）将为：

M = Wl / 4 ————————————————————————————————（1）

类似地，在钢板上形成的惯性矩可以表示为：

我= bt ^ 2/12

同样由于抵抗力矩M通过以下关系式表示：

M / I = f / y，

其中M =抵抗力矩，

I =惯性矩

f =所用材料中产生的弯曲应力，

y =上述应力与中性轴的距离。

或M = fI / y = f ×bt ^ 2/12 ÷t / 2 = f.bt ^ 2/6

因此，表示由n个钢板产生的阻力矩的最终表达式可以写成：

M = nfbt ^ 2/6 ————————————————————————————（2）

现在，由于弯曲力矩和抵抗力矩在相反的方向上作用并且大小相等，因此将各个表达式的RHS等同，即（1）和（2）给出：

Wl / 4 = nfbt ^ 2/6

即f = 3Wl / 2nbt ^ 2

上面的等式可用于计算在弹簧板之间产生的最大应力。

现在，板簧的形状，或者简单地说是其几何形状，表明中心挠度必须为：

δ= l ^ 2 / 8R ————————————————————————————————（3）

同样根据另一个标准公式，

f / y = E / R

其中E =杨氏模量，R =曲率半径。

因此，R = Ey / f = Et / 2f，（因为y = t / 2）。

将上述R值代入方程式（3）得到：

δ= l ^ 2÷8×Et / 2f

或δ= fl ^ 2 / 4Et。

该最终表达式可用于在计算板簧时找出中心挠度。

参考

图书：《应用力学和材料强度》，作者：Khurmi RS，