[发明专利]变丝径和变中径螺旋弹簧垂向刚度的计算方法

权利要求书

1.一种变丝径和变中径螺旋弹簧垂向刚度的计算方法，其特征在于：螺旋弹簧的丝径和变中径均随极角位置而变化，即变丝径和变中径螺旋弹簧；根据螺旋弹簧的结构参数和材料特性参数，对变丝径和变中径螺旋弹簧的垂向刚度进行计算，计算步骤如下：

(1)变丝径和中径螺旋弹簧的各极角θ_i所对应的极半径R_θi和升角α_θi：

根据螺旋弹簧的有效圈数n,以Δ_θ作为微元角，将整个螺旋弹簧极角2nπ划分为个微元角，各微元角对应的极角θ_i＝iΔ_θ，i＝1,2,…,n_Δθ，根据螺旋弹簧的有效高度H₀，节距p＝H₀/n，变丝径和变中径螺旋弹簧的首端中径D₁和末端中径D₂，对变丝径和变中径螺旋弹簧的各极角θ_i所对应的极半径R_θi和升角α_θi进行计算，即

式中，k_D为螺旋弹簧的中径随极角变化的斜率，

(2)变丝径和变中径螺旋弹簧的各极角θ_i所对应的丝径d_θi的计算：

根据微元角Δ_θ弧度，螺旋弹簧的有效圈数n，微元角个数n_Δθ，各微元角对应的极角θ_i＝iΔ_θ，i＝1,2,…,n_Δθ，变丝径螺旋弹簧的首端丝径d₁，末端丝径d₂，变丝径和变中径螺旋弹簧的首端中径D₁，末端中径D₂，步骤(1)中计算得到的k_D，对变丝径和变中径螺旋弹簧的各极角θ_i所对应的丝径d_θi进行计算，即

式中，L_C为丝径水平投影的总长度，L_C＝nπ(D₁+nπk_D)；

(3)变丝径和变中径螺旋弹簧的垂向柔度R_dz的计算：

根据微元角Δ_θ弧度，微元角个数n_Δθ，泊松比μ，剪切模量G,步骤(1)中计算得到的R_θi和α_θi，步骤(2)中计算得到的d_θi，i＝1,2,…,n_Δθ，对变丝径和变中径螺旋弹簧的垂向柔度R_dz进行计算，即

(4)变丝径和变中径螺旋弹簧的垂向刚度K_z的计算：

根据步骤(3)中计算得到的R_dz，对该变丝径和中径式椭圆柱面螺旋弹簧的垂向刚度K_z进行计算，即