《弹簧的功用与类型》由会员分享，可在线阅读，更多相关《弹簧的功用与类型（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第 20 章 弹 簧20.1 概 述20.1.1 弹簧的功用与类型1弹簧的主要功用弹簧的主要功用有： 缓冲和减振。如汽车、火车车箱下的减振弹簧，各种缓冲器的缓冲弹簧等； 控制机构的运动。如内燃机中的阀门弹簧，离合器中的控制弹簧等； 储存及输出能量。如钟表弹簧、枪闩弹簧等； 测量力的大小。如弹簧秤，测力器中的弹簧等。2弹簧的类型表 201 弹簧的主要类型特点及应用类型 承载形式 简 图 特 点 及 应 用压缩拉伸刚度稳定结构简单，制造方便，应用最广圆柱形扭转 在各种装置中用于压紧，储能或传递转矩螺旋弹簧圆锥形压缩结构紧凑，稳定性好，刚度随载荷增大而增大，多用需要随较大载荷和减速振的场合类 型 承
2、载方 式 简 图 特 点 及 应 用蝶形弹簧压缩刚度大，缓冲吸振能力强，适用于载荷很大而弹簧的轴向尺寸受限制的场合，如常用作重型机械、大炮等的缓冲和减振弹簧环形弹簧压缩能吸收较多能量，有很高的缓冲和吸振能力，常用作重型车辆和飞机起落架等的缓冲弹簧盘簧扭转变形角大，能储存的能量大，轴向尺寸较水，多用于钟表、仪器中的储能弹簧其他弹簧板弹簧弯曲缓冲和减振性能好，主要用作汽车、拖拉机、火车车辆等悬挂装置中的缓冲和减振弹簧20.1.2 弹簧的材料与制造1弹簧的材料和许用应力弹簧在工作中常受交变和冲击载荷，又要求有较大的变形，所以弹簧材料应具有高的抗拉强度、弹性极限和疲劳强度。在工艺上要有一定的淬透性、不
3、易脱碳，表面质量好。常用弹簧材料的机械性能及用途见表 202 和表 203。2弹簧的制造螺旋弹簧的制造工艺过程包括：卷制、挂钩的制作和端面的精加工、热处理和工艺性能试验。大量生产时，是在万能自动卷簧机上卷制；单位及小批生产时，则在普通车床或手工制作。弹簧丝直径小于或等于 8mm 时，常用冷卷法，卷前热处理，卷后要低温回火。直径大于 8mm 时，采用热卷（热卷温度 8001000）法，热卷后经淬火和中温火处理，弹簧成形后要进行表面检验，表面应光洁、无伤痕、无脱碳行等缺陷，受变载荷的弹簧，还须经喷丸等表面处理，以提高弹簧的疲劳寿命。20.2 圆柱螺旋弹簧设计20.2.1 弹簧的端部结构压缩弹簧除参
4、加变形的有效圈数 n 次外，为了使压缩弹簧工作时受力均匀，保证弹簧中心线垂直于端面，弹簧两端各有 3/47/4 圈并紧起支承作用，工作时不参一变形，故称为死圈或支承圈。支承圈端面与弹簧座接触，最常见的端部结构有并紧磨平的 YI 型、并紧不磨平的 Y型、并紧不磨平的 Y型两种，如图 20-1 所示。在重要场合应采用 YI 型，以保证两支承端面与弹簧的轴线垂直，从而使弹簧受压力时不致歪斜。端部磨平部分的长度不少于 3/4 圈，簧丝末端厚度一般为 d/4（d 为钢丝直径） 。20.2.2 弹簧的特性曲线、应力及变形1弹簧的特性曲线弹簧在弹性范围内工作时，其变形量随载荷的变化而改变，表示弹簧工作过程中
5、所受载荷与变形量之间关系的曲线，称为弹簧的特性曲线。特性典线给设计弹簧时的力分析提供了方便，同时也是弹簧质量检验或实验的重要依据。在弹性范围内工作的等节距圆柱螺旋弹簧，其载荷与变形成正比，故特性曲线为一条直线。弹簧受最大工作载荷 F2时，弹簧丝内的应力不得超过弹簧材料的许用应力。随极限载荷 FS时，应力不得超剪切弹性极限，以免出现塑性变形，故对 FS有一定限制：类弹簧FS=1.25F2； 、 类弹簧 FS= F2。最小载荷 F1一般取（0.10.5）F 2。2弹簧的应力由截面法分析，得知弹簧丝截面受剪力。F 及扭矩 T=FD/2，扭矩引起的剪应力为238162dCDdWTP若考虑剪力 F 引起
6、剪应力的影响和弹簧丝呈螺旋状曲率影响，最大剪应力 发生在弹簧内侧图 20-4（b），其数值与强度条件应为（） 82dFK在式（）中，以弹簧的最大工作载荷 代替，便可得到按强度条件计算弹簧钢丝直径公式 ，（）6.12CKFd拉伸弹簧强度计算方式与压缩弹簧相同。3弹簧的变形由材料力学可知，弹簧受轴向载荷 F 后产生的变形量为，（）GdnCDf3438设计时按最大工作载荷 F2和相应的变形量 F2，利用式（17-3）可求出弹簧所需的有效圈数（）3348CfDfn式中 G弹簧材料的剪切弹性模量，钢：80000为了制造方便，当 n20 圈则应取 n 为 0.5 的倍数；当 n20 圈应取 n 为整数。最少有效圈数为圈，一般不少于 3 圈。4弹簧的刚度弹簧载荷与对应变形的经值称为弹簧风度，用 k 表示，由式（17-3）可得（）nCGDdfFk438由式（20-5）可知为常数，即载荷与变形成直线关系。弹簧刚度 K 所映了弹簧抵抗变形的能力。由式（20-5）知，越大，弹簧刚度越小，即弹簧越软，工作时，会引起颤动；C 越小，弹簧刚度越大，卷绕时越困难；一般取为 416，常用范围为 510。
