圆柱形扭转弹簧的特点及注意事项

圆柱扭转弹簧的外形和拉压弹簧相似，但承受的是绕弹簧轴线的外加力矩，主要用于压紧和储能，例如，使门上铰链复位，电机中保持电刷的接触压力等，为了便于加载，其端部常做成如图12－16所示的结构形式。

图12－16　圆柱扭转弹簧的端部结构

如图12－17所示，当扭转弹簧受外加力矩M时，若弹簧的螺旋升角α很小，可以认为弹簧丝只承受弯矩，其值等于外加力矩M。应用曲梁受弯的理论，可求得圆截面弹簧丝的最大弯曲应力及强度条件为

式中，K1为曲度系数，K1＝；W为截面系数；d为弹簧丝直径；［σ］为材料的许应弯曲应力，可取［σ］≈1.25［τ］，［τ］值见表 12－2。

图12－17　扭转弹簧的载荷(www.xing528.com)

扭转弹簧受外加力矩后，产生的变形为扭转角φ。与圆柱形拉压弹簧类似，圆柱形扭转弹簧的扭转角φ与载荷M成正比。由梁受弯时的偏转角方程式可求得弹簧扭转角的计算式为

式中，E为材料的弹性模量（钢：E＝2.06×105MPa），I为弹簧丝截面的惯性矩，D2为弹簧的中径，n为弹簧的有效圈数。

精度要求高的扭转弹簧，圈与圈之间应有一定的间隙，以免载荷作用时，因圈间摩擦而影响其特性曲线。扭转弹簧的旋向应与外加力矩的方向一致。这样，位于弹簧内侧的最大工作应力（压应力）与卷绕时产生的残余应力（拉应力）反向，从而可提高承载能力。扭转弹簧受载后，平均直径D2会缩小。对于有心轴的扭转弹簧，为了避免受载后“抱轴”，心轴和弹簧内径间必须留有足够的间隙。