helical spring是什麼意思，helical spring的意思翻譯、用法、同義詞、例句

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Helical Spring（螺旋彈簧）的詳細解釋

Helical Spring（螺旋彈簧）是一種極其常見且重要的機械零件。其核心特征和功能如下：

1. 基本結構與定義：

   • Helical Spring 是由一根具有特定截面形狀（最常見的是圓形，也有矩形、方形等）的彈性材料（如彈簧鋼、不鏽鋼、合金等），沿着一個固定的圓柱或圓錐軸線盤繞成螺旋線（Helix）形狀而制成的機械元件。
   • 術語“Helical”直接描述了其螺旋形的幾何特征，而“Spring”則指明了其核心功能——利用材料的彈性變形來儲存能量或吸收能量。

2. 核心功能與工作原理：

   • 螺旋彈簧的核心功能在于儲存和釋放機械能。當受到外力（拉力、壓力或扭力）作用時，彈簧會發生彈性變形（伸長、縮短或扭轉），将外力所做的功轉化為彈性勢能儲存起來。
   • 當外力移除時，彈簧依靠材料自身的彈性恢複力，釋放儲存的能量，試圖恢複到其原始的形狀和尺寸。其行為遵循胡克定律（Hooke's Law）（在彈性限度内），即彈簧的變形量（δ）與所施加的力（F）成正比，比例常數稱為彈簧剛度（Spring Rate, k）：

     $$
     F = k cdot delta
     $$

   • 根據主要承受的載荷類型，螺旋彈簧主要分為：
     • 壓縮螺旋彈簧（Compression Helical Spring）：主要承受軸向壓力，受力時長度縮短。
     • 拉伸螺旋彈簧（Extension Helical Spring）：主要承受軸向拉力，受力時長度伸長，通常帶有鈎環。
     • 扭轉螺旋彈簧（Torsion Helical Spring）：主要承受繞彈簧軸線的扭轉載荷，受力時彈簧旋轉角度發生變化。

3. 關鍵設計參數：

   • 影響螺旋彈簧性能的關鍵參數包括：
     • 材料（Material）：決定了彈簧的強度、彈性極限、疲勞壽命和耐腐蝕性（如琴鋼絲、油回火鋼絲、不鏽鋼等）。
     • 線徑（Wire Diameter, d）：彈簧絲的直徑。
     • 中徑（Mean Coil Diameter, D）：彈簧螺旋圈的平均直徑。
     • 彈簧指數（Spring Index, C）：C = D / d，是衡量彈簧“胖瘦”程度的重要參數，影響制造難度和應力集中。
     • 有效圈數（Number of Active Coils, Na）：實際參與變形、貢獻彈性的圈數。
     • 總圈數（Total Number of Coils, Nt）：包括有效圈和支撐圈（端部磨平或并緊的圈）。
     • 自由長度（Free Length）：彈簧在未受任何外力時的長度。
     • 彈簧剛度（Spring Rate, k）：單位變形所需的力（F/δ），是衡量彈簧“軟硬”的關鍵指标。對于壓縮/拉伸彈簧，k = (G d⁴) / (8 D³ * Na)，其中G是材料的剪切模量。

4. 主要應用領域：

   • 螺旋彈簧因其結構簡單、制造方便、性能可靠、成本相對較低，被廣泛應用于幾乎所有的機械系統和工業領域：
     • 減震與緩沖：汽車懸架系統、火車車廂連接器、各種機械設備底座。
     • 施加力或控制運動：離合器、刹車系統、閥門（如安全閥、減壓閥）、各種開關、玩具。
     • 儲存能量：鐘表發條（一種特殊的扭轉螺旋彈簧）、玩具動力機構。
     • 測量力：彈簧秤的核心元件。
     • 複位功能：使運動部件在操作後返回初始位置（如門鉸鍊、按鈕開關）。

權威性參考來源：

• 《機械設計手冊》（成大先 主編）：中國标準出版社出版，是機械設計領域的權威工具書，其“彈簧”章節詳細闡述了螺旋彈簧的設計理論、計算方法、材料選擇、制造工藝和應用實例。這是中國工程師廣泛使用的标準參考。
• SAE International (Society of Automotive Engineers)：國際汽車工程師學會制定了衆多關于汽車用彈簧（包括螺旋彈簧）的材料、性能測試和設計規範的标準（如 SAE J112, SAE J508 等），是汽車行業彈簧設計的重要依據。可在 SAE 官網查詢相關标準信息。
• 《Spring Design Manual》 (Spring Manufacturers Institute, SMI)：美國彈簧制造商協會出版的權威設計手冊，涵蓋了螺旋彈簧的設計基礎、材料、應力分析、疲勞壽命預測及制造工藝等全面内容，是彈簧行業的經典參考。可在 SMI 官網獲取相關信息。

網絡擴展資料

"Helical spring"（螺旋彈簧）是一種常見的機械元件，其核心功能是通過彈性形變儲存和釋放能量，廣泛應用于工程和日常生活中。以下是詳細解釋：

定義與結構

• 基本定義：螺旋彈簧是由金屬線材（如鋼、合金等）繞制成螺旋狀的彈性元件。其形狀可以是圓柱形、圓錐形或其他幾何變體。
• 結構特點：由均勻間隔的螺旋線圈組成，線圈間距、線徑和總圈數決定了彈簧的剛度和承載能力。

類型與用途

1. 壓縮彈簧（Compression Spring）

   • 形狀：線圈間距較大，通常為圓柱形。
   • 功能：抵抗軸向壓力，外力移除後恢複原長。
   • 應用：汽車懸挂系統、減震器、機械設備緩沖裝置。

2. 拉伸彈簧（Tension Spring）

   • 形狀：線圈緊密排列，兩端帶挂鈎。
   • 功能：承受拉力，外力作用時伸長，外力消失後回縮。
   • 應用：車庫門彈簧、健身器材。

3. 扭轉彈簧（Torsion Spring）

   • 形狀：線圈緊密，兩端有扭臂。
   • 功能：承受扭矩，施加旋轉力後産生扭轉形變。
   • 應用：夾子、鉸鍊、鐘表發條。

工作原理

螺旋彈簧遵循胡克定律，即形變量與外力成正比，公式為：
$$
F = kx
$$
其中：

• ( F ) 為外力（單位：牛，N）
• ( k ) 為彈簧剛度系數（單位：牛/米，N/m）
• ( x ) 為形變量（單位：米，m）

當外力超過材料的彈性極限時，彈簧會發生永久變形或斷裂。

材料與制造

• 常用材料：高碳鋼、不鏽鋼、銅合金、钛合金等，需具備高彈性模量和抗疲勞性。
• 制造工藝：通過卷繞、熱處理、表面處理（如電鍍）等步驟成型。

關鍵參數

• 剛度（Stiffness）：單位形變所需的外力，由材料屬性和幾何尺寸決定。
• 自由長度：無外力作用時的原始長度。
• 最大載荷：彈簧可承受的極限力或扭矩。

若需進一步了解特定應用場景或設計細節，建議參考機械設計手冊或工程案例。

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