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2025年第1期

_________________________________________________________DesignandResearch设计与研究

基于有限元的变刚度螺旋弹簧力学性能分析

①②①③③③

王姣扬,吴震宇,张桂生,赵春萍,朱明勇

(①浙江理工大学机械工程学院,浙江杭州310000;②浙江理工大学新昌技术创新研究院,浙江绍兴

312300;③浙江美力科技股份有限公司,浙江绍兴312300)

摘要:针对变刚度弹簧的力学性能问题,以铃铛型变刚度螺旋弹簧为研究对象,探究了几何参数对变

刚度弹簧力学性能的影响。基于弹簧串联理论,提出铃铛型变刚度螺旋弹簧设计方法,通过参

数化建模建立变刚度螺旋弹簧的三维模型,通过静态压缩试验验证了理论计算和有限元模型

的正确性且仿真与实际测量值最大误差不超过10%。利用有限元软件Ansys分析了变刚度螺

旋弹簧关键几何参数线径、节距和有效圈数对变刚度螺旋弹簧力学性能的影响规律,分析结果

为变刚度螺旋弹簧设计和优化提供参考。

关键词:非线性;变刚度螺旋弹簧;力学性能;有限元分析

中图分类号:TH135+.1文献标识码:A

DOI:10.19287/j.mtmt.1005-2402.2025.01.014

Mechanicalpropertiesanalysisofvariablestiffnesshelicalspringbased

onfiniteelementmethod

①②①③③③

WANGJiaoyang,WUZhenyu,ZHANGGuisheng,ZHAOChunping,ZHUMingyong

(①SchoolofMechanicalEngineering,ZhejiangSci-TechUniversity,Hangzhou310000,CHN;②Xinchang

TechnologyInnovationResearchInstituteofZhejiangSci-TechUniversity,Shaoxing312300,CHN;③Zhejiang

MeiliHighTechnologyCo.,Ltd.,Shaoxing312300,CHN)

Abstract:Aimingatthemechanicalpropertiesofvariablestiffnessspring,theinfluenceofgeometricparameters

onthemechanicalpropertiesofvariablestiffnesshelicalspringwithbelltypewasstudied.Basedonthe

seriestheoryofspring,adesignmethodofbell-typevariablestiffnesshelicalspringisproposed.A

three-dimensionalmodelofvariablestiffnesshelicalspringisestablishedthroughparametricmodeling.

Thecorrectnessoftheoreticalcal

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