小彈簧 大學(xué)問
(本文內(nèi)容轉(zhuǎn)載于zf裝備前線?by 蘿卜寶崽)
彈簧是一種利用彈性來工作的機械零件。
客制化軸體中的彈簧一般都是壓縮彈簧,承受軸向壓力的螺旋彈簧,它所用的材料截面多為圓形。

有效圈數(shù) & 端部結(jié)構(gòu)
壓縮彈簧的圈與圈之間有一定間隙,當(dāng)受到外載荷是彈簧收縮變形,儲存形變能量。除參加變形的有效圈數(shù)n外,為了使壓縮彈簧工作時受力均勻,保證彈簧中心線垂直于端面,彈簧兩端各有3/4~7/4圈并緊起支承作用,工作時不參與變形,故稱為死圈或支承圈。
彈簧預(yù)緊力
絕大多數(shù)軸體在行程未開始的時候(初始狀態(tài))彈簧已經(jīng)處于一個壓縮形變的狀態(tài),即彈簧在安裝狀態(tài)下就已經(jīng)產(chǎn)生了載荷,也叫做彈簧預(yù)緊力。
預(yù)緊力一般用于消除機械機構(gòu)的異響、晃動;
對于軸體,彈簧預(yù)緊力能消除一定的彈簧雜音、維持軸心穩(wěn)定。
彈簧的剛度
彈簧的剛度:載荷增量與變形增量之比,即產(chǎn)生單位變形所需的載荷,稱為彈簧的剛度,剛度越大,則彈簧越硬。
彈簧的剛度計算公式:

其中,
c:彈簧的剛度;
F:彈簧所受的載荷;
λ:彈簧在受載荷F時所產(chǎn)生的變形量;
G:彈簧材料的切變模量(鋼為80000MPa,青銅40000MPa,不銹鋼72000MPa);
d:彈簧絲直徑(線徑);
D:彈簧直徑(中心直徑);
n:彈簧有效圈數(shù);
C:彈簧的旋繞比(彈簧指數(shù),C=D/d);
材料、直徑、線徑、有效圈數(shù)都會對彈簧的剛度產(chǎn)生影響。
線徑約大、直徑越小、有效圈數(shù)越少,彈簧剛度越大,即彈簧愈硬;反之愈軟。(體現(xiàn)在按壓&回彈的手感)
當(dāng)然,設(shè)計的彈簧也應(yīng)保持合理、具備實用性。例如,C值(旋繞比)愈小,彈簧內(nèi)外側(cè)的應(yīng)力差愈懸殊,卷制愈難,材料利用率也就愈低,并且在工作時將引起較大的扭應(yīng)力。

同時,彈簧的變形能與彈簧材料的切變模量G和彈性模量E成反比。
因此,低的模量對于要求大的變形能有利;變形能的大小與最大工作應(yīng)力的平方成正比,增大應(yīng)力就意味著要求材料有高的彈性極限,高的彈性極限也對應(yīng)著高的模量(應(yīng)力起決定性作用)。
彈簧的特性線
載荷與變形之間的關(guān)系曲線稱為彈簧的特性線,大致有三種:直線型 ,漸增型 ,漸減型;
漸增型的彈簧,剛度隨著載荷的增加而增大;
漸減型的彈簧,剛度隨著載荷的增加而減小;
直線型的彈簧,剛度則不隨載荷變化而變化,即F'=dF/dλ=F/λ=常數(shù)。因此,對于具有直線型特性線的彈簧,其剛度也為彈簧常數(shù)。

這是sprit幾種彈簧的壓力曲線,Linear和SLOW均為直線型彈簧(線性彈簧),SLOW的預(yù)緊力(初始壓力)要更大;而Complex和Progressive為漸增型彈簧(漸進型彈簧);

漸進型彈簧彈簧采用了粗細、疏密不一致的設(shè)計,在受壓不大時可以通過彈性系數(shù)較低的部分吸收起伏。這種彈簧一般精確度較差。
線性彈簧從上至下的粗細、疏密不變,彈性系數(shù)為固定值。這種設(shè)計的彈簧可以獲得線性的動態(tài)反饋。
除此之外,客制化軸體中還有采用了一端密一端疏的非對稱彈簧,也有采用兩段式彈簧的,都可以看作是兩個彈簧串聯(lián)在一起;
兩段式彈簧中間的死圈能起到一定程度的穩(wěn)定作用。

當(dāng)然,現(xiàn)實生活中彈簧的種類遠遠不止這些,我只是收集了一些跟客制化軸體相關(guān)的有用的信息分享給各位玩家愛好者。