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什么是线性弹簧和它们如何工作?

经过丹妮尔柯林斯|2020年8月26日

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春天的春天胡克定律通常被称为“线性弹簧”,因为它们具有负载和偏转之间的线性关系。

线性弹簧沿其整个长度具有相同的直径,并且这种均匀的直径使其成为恒定的弹簧速率。换句话说,无论在弹簧上作用的负载如何,弹簧速率都不会改变,并且弹簧的偏转(或位移)将与施加的力成比例。


线性压缩弹簧的弹簧方程:

线性弹簧

线性弹簧

f =施加负荷(力)(n)

k =弹簧常数(n / m)

X =春季中立位置(M)的偏转(位移)

你=潜力(应变)能量(NM,J)


线弹簧是螺旋螺旋弹簧,可以压缩,延伸或扭转设计。尽管这些类型的弹簧经历了每单位力的恒定偏转(或者每个偏转长度施加恒定的力率),但是通过改变线圈的直径或通过调节间距来调节它们的负荷与偏转曲线(也通过调整间距来调节偏转曲线(也参考作为线圈的上升角度。然而,重要的是要注意,如果调整间距,以便沿着弹簧的长度变化,弹簧将不再具有线性负载与偏转关系。

与压缩弹簧不同,抵抗试图压缩或缩短它们的力,延伸弹簧抵抗试图将它们拉开的力。线性延伸和线性压缩弹簧设计之间的主要差异是延伸弹簧的线圈在其中立状态下没有间距。(延伸弹簧也设计具有初始张力或预张力。)当延长延伸弹簧时,它会产生拉力,因为它试图返回其原始长度。

当延长线性延伸弹簧时,它提供了与长度变化成比例的“拉动”力。
图像信用:李春

扭转弹簧 - 提供对扭力的抵抗力 - 螺旋缠绕设计在围绕弹簧的中心轴线旋转的臂上。线性扭转弹簧简单地是扭转弹簧,其行程与施加到弹簧的腿的负荷比例地不同。


线性弹簧

该锥形弹簧是一种非线性弹簧。

与线弹簧的相反是一个非线性弹簧。顾名思义,这些弹簧在施加的负载和弹簧的偏转之间具有变量(非线性)关系。

非线性弹簧可以是压缩或延伸型件,并且包括各种设计,包括锥形,可变间距或锥形材料 - 每个具有不同的负载与偏转曲线。


请注意,术语“线性弹簧”也可以参考a线性波形春天,由春天回火线长度制成,该线长度形成为波。当波浪通过径向力变形时,这些弹簧产生轴向力,当弹簧沿轴向偏转时,它们可以产生径向力。与“传统”线性弹簧一样,线性波弹簧也具有负载和偏转之间的线性关系。

线性波弹簧

线性波弹簧。
图像信用:smalley


提交:运动控制提示


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