第十六章 弹簧 概述 圆柱螺旋弹簧的结构制造材料1 圆柱螺旋弹簧的结构制造材料2 圆柱螺旋拉压弹簧计算1 圆柱螺旋拉压弹簧计算2 圆柱螺旋拉压弹簧计算3 圆柱螺旋扭转弹簧计算1 圆柱螺旋扭转弹簧计算2 其它弹簧 * §16-1 弹簧概述 §16-2 圆柱螺旋弹簧的结构、制造、材料及许用应力 §16-3 圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧的设计计算 §16-4 圆柱螺旋扭转弹簧的设计计算 §16-5 其它类型弹簧简介 弹簧概述 1．弹簧的功用 弹簧是一种弹性的元件，它具有刚度小、变形大、在载荷作用下易产生较大弹性变形等特点，在各类机械中应用十分广泛。 2．弹簧的分类 按弹簧承受的载荷分： 拉伸弹簧 压缩弹簧 扭转弹簧 弯曲弹簧 按照弹簧的形状分： 螺旋弹簧是用弹簧丝卷绕制成的，由于制造简便，所以应用最广。在一般机械中，最常用的是圆柱螺旋弹簧。 弹簧的主要功用有：控制机构的运动、缓冲和减振、储存能量、测力 以及改变机器的自振频率等。 螺旋弹簧 碟形弹簧 板簧 盘簧 异型弹簧 环形弹簧 各类弹簧 虚拟现实中的弹簧 圆柱螺旋弹簧的结构、制造、材料及许用应力 一、圆柱螺旋弹簧的结构形式 圆柱螺旋压缩弹簧 圆柱螺旋拉伸弹簧 二、圆柱螺旋弹簧的制造 详细介绍 卷制→挂钩的制作或端面圈的精加工→热处理→工艺试验及强压处理。 螺旋弹簧的制造工艺包括： 详细介绍 详细介绍 圆柱螺旋弹簧的结构、制造、材料及许用应力 三、弹簧的材料及许用应力 为了使弹簧能够可靠地工作，弹簧材料必须具有高的弹性极限和疲劳极限，同时应具有足够的韧性和塑性，以及良好的可热处理性。 1．常用弹簧钢 2．材料选择 许用应力 选择弹簧材料时，应考虑其用途、使用条件(载荷性质、大小及循环特性、 工作持续时间、工作温度等)以及加工、热处理和经济性等因素。 碳素弹簧钢(如65、70钢)：价格便宜、来源方便，但弹性极限低； 低锰弹簧钢(如65Mn)：淬透性好、强度较高，淬火后易产生裂纹； 硅锰弹簧钢(如60Si2MnA)：弹性极限高，回火稳定性好，力学性能良好； 铬钒钢(如50CrVA)：耐疲劳和抗冲击性能好，价格贵，用于要求高的场合。 一、几何参数计算 详细介绍 圆柱螺旋压缩(拉伸)弹簧的设计计算 普通圆柱螺旋弹簧的主要几何尺寸：外径D 2、中径D、内径D1、节距p、螺旋升角? 、弹簧丝直径d。 压缩弹簧 拉伸弹簧 圆柱螺旋压缩(拉伸)弹簧的设计计算 三、圆柱螺旋弹簧受载时的应力及变形圆柱螺旋弹簧受压或受拉时，弹簧丝的截面上主要受到横向剪力和扭矩。下面以压缩弹簧承受轴向载荷的情况进行分析。 二、特性曲线弹簧应具有经久不变的弹性。在设计弹簧时，应使其工作应力在弹性极 限范围内。表示弹簧载荷和变形的关系曲线称为特性曲线。弹簧的特性曲线 作为检验和试验时的依据之一，通常应绘制在弹簧的工作图中。 拉伸弹簧特性曲线 压缩弹簧特性曲线 弹簧的受力分析 弹簧丝的应力分析 弹簧的变形与刚度分析 四、圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧的设计计算 设计方法和步骤: 1) 根据工作情况及具体条件选定材料； 2) 选择旋绕比C，通常可取C ≈5 ~8，并算出补偿系数K值； 3) 根据安装空间初设弹簧中径D，由C值估取弹簧丝直径d，并查取弹簧丝的许用应力； 4) 试算弹簧丝直径d′ 5) 根据变形条件求出弹簧工作圈数： 对于有预应力的拉伸弹簧 对于压缩弹簧或无预应力的拉伸弹簧 6) 检查D2、D1、H0是否符合安装要求等; 7) 验算： 圆柱螺旋压缩(拉伸)弹簧的设计计算 强度验算 振动验算 稳定性验算 圆柱螺旋扭转弹簧的设计计算 一、圆柱螺旋扭转弹簧的结构及特性曲线 二、圆柱螺旋扭转弹簧受载时的应力及变形 扭转弹簧主要用于压紧、储能或传递扭矩。 1．圆柱螺旋扭转弹簧的结构 2．圆柱螺旋扭转弹簧的特性曲线 详细介绍 圆柱螺旋扭转弹簧工作时，弹簧丝主要承受弯曲应力作用。 应力与变形分析 详细介绍 圆柱螺旋扭转弹簧的设计计算 设计方法和步骤: 1) 根据工作情况及具体条件选定材料及许用应力； 2) 选择旋绕比C，并算出补偿系数 K1值； 3)试算弹簧丝直径d′ 4) 根据变形条件求出弹簧工作圈数： 5）计算弹簧丝长度： 检查各尺寸是否合适； 三、圆柱螺旋扭转弹簧的设计 已知弹簧的最大载荷、最大变形、以及结构要求，包括安装空间对弹簧尺寸的限制等。 确定弹簧丝直径、弹簧中径、工作圈数、弹簧的螺旋升角和长度等。 其它类型弹簧简介 碟形弹簧 环形弹簧 板 簧 涡卷弹簧
