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1、第第2020章章 弹弹 簧簧概概 述述20.1 圆柱螺旋弹簧设计圆柱螺旋弹簧设计20.220.1 20.1 概概 述述20.1.1弹簧的功用与类型弹簧的功用与类型1弹簧的功用弹簧的功用弹簧的主要功用表现在以下几个方面。弹簧的主要功用表现在以下几个方面。缓冲和减振。如汽车、火车车厢下的减缓冲和减振。如汽车、火车车厢下的减振弹簧，各种缓冲器的缓冲弹簧等。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。簧、离合器中的控制弹簧等。储存及输出能量。如钟表弹簧、枪闩弹储存及输出能量。如钟表弹簧、枪闩弹簧等。簧等。测量力的大小。如
2、弹簧秤、测力器中的测量力的大小。如弹簧秤、测力器中的弹簧等。弹簧等。2弹簧的类型弹簧的类型弹簧的主要类型、特点及应用见表弹簧的主要类型、特点及应用见表20-1。类类 型型承载方承载方式式简简 图图特特 点点 及及 应应 用用螺螺旋旋弹弹簧簧圆圆柱柱形形弹弹簧簧压压缩缩刚刚度度稳稳定，定，结结构构简单简单，制造方，制造方便，便，应应用最广用最广拉拉伸伸扭扭转转在各种装置中用于在各种装置中用于压紧压紧、储储能能或或传递转传递转矩矩圆锥圆锥形形弹弹簧簧压压缩缩结结构构紧紧凑，凑，稳稳定性好，定性好，刚刚度随度随载载荷增大而增大，多用于荷增大而增大，多用于载载荷荷较较大和需要减振的大和需要减振的场场合
3、合表表20-120-1弹簧的主要类型、特点及应用弹簧的主要类型、特点及应用类类 型型承载方承载方式式简简 图图特特 点点 及及 应应 用用其其他他弹弹簧簧蝶形蝶形弹弹簧簧压压缩缩刚刚度大，度大，缓缓冲吸振能力冲吸振能力强强，适，适用于用于载载荷很大而荷很大而弹弹簧的簧的轴轴向尺向尺寸受到限制的寸受到限制的场场合，如常用作合，如常用作重型机械、大炮等的重型机械、大炮等的缓缓冲和减冲和减振振弹弹簧簧环环形形弹弹簧簧压压缩缩能吸收能吸收较较多能量，有很高的多能量，有很高的缓缓冲和吸振能力，常用作重型冲和吸振能力，常用作重型车车辆辆和和飞飞机起落架等的机起落架等的缓缓冲冲弹弹簧簧盘盘簧簧扭扭转转变变形
4、角大，能形角大，能储储存的能量大，存的能量大，轴轴向尺寸向尺寸较较小，多用于小，多用于钟钟表、表、仪仪器中的器中的储储能能弹弹簧簧板板弹弹簧簧弯弯曲曲缓缓冲和减振性能好，主要用作冲和减振性能好，主要用作汽汽车车、拖拉机、火、拖拉机、火车车辆车车辆等等悬悬挂装置中的挂装置中的缓缓冲和减振冲和减振弹弹簧簧续表续表20.1.2弹簧的材料与制造弹簧的材料与制造1弹簧的材料和许用应力弹簧的材料和许用应力材材 料料许许用剪用剪应应力力 /MPaMPa剪切剪切弹弹性模性模量量G G/ /MPaMPa推荐使用推荐使用温度温度/类类 别别代代 号号类弹类弹簧簧类弹类弹簧簧类弹类弹簧簧碳碳 素素弹弹簧簧钢钢线线
5、0.30.3 b b0.40.4 b b0.50.5 b b8000080000-40-4012012065Mn65Mn4204205605607007008000080000-40-40120120合金合金弹弹簧簧钢丝钢丝60Si2Mn60Si2Mn4804806406408008008000080000-40-4020020065Si2MnA65Si2MnA5705707607609509508000080000-40-4025025050CrVA50CrVA4504506006007507508000080000-40-40210210不不锈钢丝锈钢丝1Cr18Ni91Cr18Ni933
6、03304404405505507300073000-250-2503003004Cr134Cr134504506006007507507300073000-40-40300300表表20-220-2弹簧常用材料及许用剪应力弹簧常用材料及许用剪应力2弹簧的制造弹簧的制造大量生产时，是在万能自动卷簧机上大量生产时，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，卷后要低时，常用冷卷法，卷前热处理，卷后要低温回火；直径大于温回火；直径大于8mm时，采用热卷（
7、热时，采用热卷（热卷温度卷温度8001000）法，热卷后经淬火）法，热卷后经淬火和中温火处理，弹簧成型后要进行表面检和中温火处理，弹簧成型后要进行表面检验，表面应光洁、无伤痕、无脱碳等缺陷。验，表面应光洁、无伤痕、无脱碳等缺陷。受变载荷的弹簧，还须经喷丸等表面处理，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。以提高弹簧的疲劳寿命。20.2 20.2 圆柱螺旋弹簧设计圆柱螺旋弹簧设计20.2.1弹簧的端部结构弹簧的端部结构 图图20-1 20-1 压缩弹簧的端部结构压缩弹簧的端部结构 图图20-2 20-2 拉伸弹簧的端部结构拉伸弹簧的端部结构 20.2.2弹簧的特性曲线、应力及弹簧的特性曲线、应力及变形变形1弹簧的特性曲线弹簧的特性曲线2弹簧的应力弹簧的应力3弹簧的变形弹簧的变形4弹簧的刚度弹簧的刚度20.2.3拉伸、压缩弹簧的基本参拉伸、压缩弹簧的基本参数和几何尺寸计算数和几何尺寸计算20.2.4弹簧的设计计算弹簧的设计计算
