弹簧设计参考

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1、§12-1概述弹簧是常用的弹性零件，它在受载后产生较大的弹性变形，吸收并储存能量。弹簧有以下的主要功能：(1)减振和缓冲。如缓冲器，车辆的缓冲弹簧等。(2)控制运动。如制动器、离合器以及内燃机气门控制弹簧。(3)储存或释放能量。如钟表发条，定位控制机构屮的弹簧。(4)测量力和力矩。用于测力器、弹簧秤等。按弹簧的受力性质不同，弹簧主要分为：拉仲弹簧，压缩弹簧，扭转弹簧和弯曲弹簧。按弹簧的形状不同又可分为螺旋弹簧、板弹簧、环形弹簧、碟形弹簧等。此外还有空气弹簧、橡胶弹簧等。§12—2柱拉、压螺旋弹簧的设

2、计一、阅柱形拉、压螺旋弹簧的结构、几何尺寸和特性曲线1、弹簧的结构(1)压缩弹簧(阁12-1)A、YI型：W端面圈并紧磨平B、YIII型：两端面圈并紧不磨平。磨平部分不少于圆周长的3/4,端头厚度一般不少于W8。不同中径的压缩弹簧受力变形(a)YI型⑹YII型图12-1压缩弹簧（2）拉伸弹簧（图12-2）A、LI型：半凼形钩B、LII型：圆环钩c、lw型：可调式挂钩，用于受力较大时不同中径的拉伸弹簧受力变形<>)I.HB(c)UVII3}阁12-2拉伸弹簧2、主要几何尺寸弹簧丝直径么外径队内径巧、中

3、径巧、节距p、螺旋升角、自由高度（压缩弹簧)或长度(拉伸弹簧)&，如图12-3。此外还有有限圈数77,总圈数埤，儿何尺寸计算公式见表12-1。(a)(b)图12-3圆朴:形拉、IK螺旋弹簧的参数表12-1關柱形压缩、拉伸螺旋弹簧的几何尺十计算公式名称与代号压缩螺旋弹簧拉伸螺旋弹簧弹簧直径6/mm山强度计算公式确定押-贊中径ZZ/mmD^Cd弹簧内径Z?i/minD-D-d3单簧外径D/mmD=D,+d弹簧指数CODJd一般螺旋升角广对压缩弹簧，推荐=5°〜9Q有效團数/7由变形条件计算确定一般心2

4、总圈数A压缩77

5、=/7+（2〜2.5）;拉仲/?1=/7/7,=/7+（1.5〜2）（¥1型热卷）；A的尾数为1/4、1/2、3/4或整圈，推荐1/2阖自由商度或长度/ZAim两端圈磨平=5时，Ik=np^d/?i=/?+2时，fi}=np^./?i=/?+2.5时，lk=np^2d两端圈不磨平a=/?+2吋，H=np^dn=/?+2.5时，>%=77/7^3.5(7LI型戊=(/Ti-l)^LII型况=LVH型汉=(价1.5)ch2D、工作高度或长度况/mm11,=Ik-An/^=/Z+«,

6、人一变形童节距p/mmp—d间距/mm—p—d=0压缩弹簧高径比办b=/k/D>展开长度Z/mmL-ZA/?i/cosL=及/?4■钩部展开长度弹簧指数G弹簧中径及和簧丝直径V的比值即：C=Dz/d.弹簧丝直径6/和同时，C值小则弹簧中径及也小，其刚度较大。反之则刚度较小。通常C值在4〜16范内，可按表12-2选取。表12-2圆朴:螺旋弹簧常用弹簧指数6'弹簧径d/mm0.2〜0.40.5〜11.1〜2.22.5〜67〜1618〜42C7—145〜125〜104〜104〜84'63、特性曲线弹所受载

7、份与其变形之间的关系曲线称为弹簧的特性曲线。(1)压缩弹簧其特性曲线如阁12-4所示。图中//)为弹簧未受载时的自由高度。为最小工作载荷，它是使弹簧处于安装位置的初始载荷。在/^的作用下，弹簧从自由高度况被压缩到作，相应的弹簧压缩变形量为Xmino在弹簧的最大工作载荷Aax作用下，弹簧的压缩变形量増至Xmaxo图中Alim为弹簧的极限载荷，在其作用下，弹簧高度为/Aira，变形量为入lim,弹簧丝应力达到了材料的弹性极限。此外，阁屮的/FXmax-Xmin，称为弹簧的工作行程。图12-4圆柱螺旋压缩

8、弹赞的特性曲线图12-5圆柱螺旋拉仲弹赞的特性曲线(2)拉伸弹簧其特性曲线如阁12-5所示。按卷绕方法的不同，拉伸弹簧分为无初应力和有初应力网种。无初应力的拉伸弹簧其特性曲线与压缩弹簧的特性曲线相同。有初应力的拉伸弹簧的特性曲线，如图12-5c所示。冇一•段假想的变形量％,相应的初拉力Fo,为克服这段假想变形量使弹簧开始变形所需的初拉力，当工作载荷大于时，弹簧才开始伸长。对于一般拉、压螺旋弹簧的最小工作载荷通常取为Ain>0.2Aum，对于冇初拉力的拉伸弹簧凡in〉FQ;弹簧的工作载荷应小于极限载荷

9、，通常取凡ax<0.8Fum，因此，为保持弹性的线性特性，弹簧的工作变形量应取在(0.2〜0.8)X心范岡内。二、圆柱拉、压螺旋弹簧的设计约束分析1、强度约束条件阁12-6为承受轴向载荷的压缩弹簧，现分析其受力情况，拉仲弹簧的簧丝受力情况完全和同。如图12-6a,在通过轴线的剖面上，弹簧丝的剖面为椭圆，但由于螺旋升角一般很小，可近似地用圆形剖面代替。将作用于弹簧的轴向载荷F移至这个剖面，在此剖面上有转矩：P/%/2和剪切力F的联合作用。这二者在弹簧丝剖面上引起的最大剪