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1、机械*""!年第*1卷第#期·!+·平面涡卷弹簧的应用!沈波（中国工程物理研究院机械工艺研究所，北京!"""!#）摘要：以一种新型划船运动器的初级阻尼为例，较详细地介绍了平面涡卷弹簧在实际工程中的应用，并介绍了其结构、原理、注意事项、设计计算及其制作。关键词：平面涡卷弹簧；初级阻尼；转矩中图分类号：$%!&#文献标识码：’文章编号：!""()"&!（(*""!）"#)""!+)"*平面涡卷弹簧是将等截面的细长材料绕制成平和施加的转矩成正比，使平面涡卷弹簧收紧实现储面螺旋线形的弹簧，平面涡卷弹簧的制作较为简单，能。平面
2、涡卷弹簧各截面所承受的变矩依位置不同它的刚度较小，一般在静载荷下工作。由于卷绕圈而变化，最大弯矩位置在与铰接处相对的!点处数可以很多，变形角大，能在较小的体积内储存较多（见图*）。当锻炼者拉到相应位置后，放回手柄，由的能量。它的材料截面形状可以是长方形的（钢带）于平面涡卷弹簧的储能释放，使手柄和拉绳自动收或圆形的（钢丝）。平面涡卷弹簧根据相邻圈是否接回。这种结构可以实现划船运动中向后划浆用力而触分为两类：非接触型和接触型。我们在设计一种向前划浆不用力的过程，达到锻炼者锻炼的目的。适合家庭使用的划船运动健身器时，对其阻
3、尼问题用平面涡卷弹簧作为划船运动器的初级阻尼较之传进行了多方案的讨论比较，最后采用了外端铰接的统的液压缸划船阻尼，无污染、结构简单、制造成本非接触型平面涡卷弹簧作为其初级阻尼（图!）。使低；较之传统的划船运动器配重阻尼，噪音小、结构用后达到了预期的效果。紧凑。平面涡卷弹簧一般用高碳钢制作，对于有特殊要求的场合，也可采用不锈钢、黄铜、青铜或其他耐腐蚀的高弹性合金材料，见表!。表!特殊条件下采用的合金材料标准号材料名称牌号热处理弹簧钢带!、(#./、$0’、$1’、$+’、,-&#&""、#级("23*./’、$423*
4、56’汽车车身附件用异形图!非接触型平面涡卷弹簧的结构,-10"1(#./、#"567’钢丝弹簧钢、工具钢、冷轧(#./、#"567’、("23*./、,-&#*#!原理钢带("23*./’采用外端铰接的非接触型平面涡卷弹簧作为划平面涡卷弹簧材料的厚度、宽度系列一般按表船运动器的初级阻尼，弹簧断面形状采用长方形（钢*、表&所列尺寸选用。带），外端铰接便于安装。外端铰接处不承受力矩，表*材料厚度宽度系列表（88）工作时让铰接的一端固定，另一端固定在芯轴上。"9*""9**"9*#"9*1"9&""9&#"9:""9:#
5、当锻炼者拉动手柄时会通过拉绳带动卷簧盒反时针"9#""9##"9(""90""91""9+"!9""!9!"转动，在卷簧盒的芯轴上施加转矩，使平面涡卷弹簧!9*"!9:"!9#"!9("!91"*9"*9**9#各截面承受弯曲力矩，产生弯曲弹性变形，因而平面*91"&9"&9*"&9#"&91":9"涡卷弹簧在本身平面内产生扭矩。其变形角的大小!收稿日期：*""")!")!1·,%·机械,%%+年第,)卷第$期表!材料厚度宽度系列表（""）’",!&9!!#$%&&#$%$$#$%’("［%!］)*+%+,+&+’+
6、),%式中：",为系数，外端固定时",9+，外端铰接时",9,,,$,)!%!,!$&%&$,。$%’%(%)%根据安装空间的要求，由表!选取宽度为弹簧各圈应在垂于涡旋中心线的同一平面上，+%""。其平面度按表&的规定。弹簧的工作圈数)表&平面度规定（""）’"+!#"+［#!］)9&99弹簧外径!$%-$%.+%%-+%%.,%%-,%%,’’$%&!’$&平面度公差+,!协议弹簧材料的工作长度#$%&!!)弹簧的强度和硬度见表$。#9&9’$%&9’$&)表$弹簧的强度和硬度（""）+,"+!’"+!"［+!］弹
7、簧材料的展开长*钢带的强度抗拉强度级别/0/12!,*9#:两端固定部分长度345"""!($.&)$&%.&)+,($.+’%%弹簧的节距+#&)’.’%%&).$$+$(*.+)’!,,）’（,;,+$-’%%-$$-+)’!+9#注：#级强度的钢带厚度不大于+6%""，$级强度的钢带厚度不大弹簧的内半径,+和外半径,于%6)""。,+9（).+$）&,#,平面涡卷弹簧的设计计算,9;,+&弹簧的强度校验外端铰接的非接触型平面涡卷弹簧的型式如图’",!)’$&",,所示。!9,9"#!［!］%&+弹簧材料的许用应
8、力可参照圆柱螺旋扭矩弹簧的许用应力给值选取。对于碳素钢带和合金钢带，当转矩作用次数小于+%!时，取［!］9%#)!，大于+%!3次时，取［!］9（%#’.%#)）!，大于+%$次时，取［!］93（%6$.%#’）!3。!平面涡卷弹簧的制作图,非接触型平面涡卷弹簧型式平面涡卷弹簧的制作时首先要设计专门的阿基在设计时一般给出承受转矩!的相应变形角米
