弹簧设计教程

《弹簧设计教程》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、弹簧设计教程中国91弹簧网wwww.91th.com奉献学习要求:学习本章要求：了解弹簧的功能、种类和结构形式；了解弹簧的常用制造工艺、制造材料及许用应力；掌握圆柱拉伸、压缩螺旋弹簧的应力分析和变形分析方法；掌握圆柱拉伸、压缩螺旋弹簧的设计计算和特性曲线；掌握弹簧的主要参数的选择原则；了解其它弹簧的结构和应用。本章主要内容:::15.1概述15.2圆柱螺旋弹簧的结构、制造、材料及许用应力15.3圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧的设计计算15.1概述弹簧是一种弹性元件，它可以在载荷作用下产生较大的弹性变形。弹簧在各类机械中应用十分广泛，主要用于：1）控制机构的运动，如制动器、离合器中

2、的控制弹簧，内燃机气缸的阀门弹簧等。2）减振和缓冲，如汽车、火车车厢下的减振弹簧，以及各种缓冲器用的弹簧等。3）储存及输出能量，如钟表弹簧、枪闩弹簧等。4)测量力的大小，如测力器和弹簧秤中的弹簧等。按照所承受的载荷不同，弹簧可以分为拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧和弯曲弹簧四种；而按照弹簧的形状不同，又可分为螺旋弹簧、环形弹簧、碟形弹簧、板簧和盘簧等。下表中列出了弹簧的基本类型。弹簧的基本类型按形状分按载荷拉伸压缩扭转弯曲分圆柱螺旋圆柱圆锥螺圆柱螺旋扭转弹拉伸螺旋旋压缩簧弹簧压缩弹簧弹簧螺旋形环形弹簧涡卷形盘簧碟形弹簧板簧其他形组装动画螺旋弹簧是用弹簧丝卷绕制成的，由于制造简

3、便，所以应用最广。在一般机械中，最常用的是圆柱螺旋弹簧。故本章主要讲述这类弹簧的结构形式、设计理论和计算方法，其它类型的弹簧只略作介绍。15.2圆柱螺旋弹簧的结构、、、制造、制造、、、材料及、材料及许用应力(((一(一一一))))圆柱螺旋弹簧的结构形式圆柱螺旋弹簧的结构形式1.1.圆柱螺旋压缩弹簧1.圆柱螺旋压缩弹簧如下左图所示，弹簧的节距为p,在自由状态下，各圈之间应有适当的间距δ，以便弹簧受压时，有产生相应变形的可能。为了使弹簧在压缩后仍能保持一定的弹性，设计时还应考虑在最大载荷作用下，各圈之间仍需保留一定的间距δ1。δ1的大小一般推荐为:δ1=0.1d≥0.2mm式中

4、d为弹簧丝的直径。圆柱螺旋压缩弹簧圆柱螺旋压缩弹簧的端面圈动画演示弹簧的两个端面圈应与邻圈并紧(无间隙)，只起支承作用，不参与变形，故称为死圈。当弹簧的工作圈数n≤7时，弹簧每端的死圈约为0.75圈；n>7时，每端的死圈约为1～1.75圈。这种弹簧端部的结构有多种形式(上右图)最常用的有两个端面圈均与邻圈并紧且磨平的YI型(图a)、并紧不磨平的YIII型(图c)和加热卷绕时弹簧丝两端锻扁且与邻圈并紧(端面圈可磨平，也可不磨平)的YII型(图b)三种。在重要的场合，应采用YI型，以保证两支承端面与弹簧的轴线垂直，从而使弹簧受压时不致歪斜。弹簧丝直径d≤0.5mm时，弹簧的两支

5、承端面可不必磨平。d>0.5mm的弹簧，两支承端面则需磨平。磨平部分应不少于圆周长的3/4。端头厚度一般不小于d/8，端面粗糙度应低于。15.2圆柱螺旋弹簧的结构、、、制造、制造、、、材料及、材料及许用应力2222．．．．圆柱螺旋拉伸弹簧圆柱螺旋拉伸弹簧如下左图所示，圆柱螺旋拉伸弹簧空载时，各圈应相互并拢。另外，为了节省轴向工作空间，并保证弹簧在空载时各圈相互压紧，常在卷绕的过程中，同时使弹簧丝绕其本身的轴线产生扭转。这样制成的弹簧，各圈相互间即具有一定的压紧力，弹簧丝中也产生了一定的顶应力，故称为有预应力的拉伸弹簧。这种弹簧一定要在外加的拉力大于初拉力P0后，各圈才开始分

6、离，故可较无预应力的拉伸弹簧节省轴向的工作空间。拉伸弹簧的端部制有挂钩，以便安装和加载。挂钩的形式如下右图所示。其中LI型和LII型制造方便，应用很广。但因在挂钩过渡处产生很大的弯曲应力，故只宜用于弹簧丝直径d≤l0mm的弹簧中。LVII、LVIII型挂钩不与弹簧丝联成一体，故无前述过渡处的缺点，而且这种挂钩可以转到任意方向，便于安装。在受力较大的场合，最好采用LVII型挂钩，但它的价格较贵。圆柱螺旋拉伸弹簧圆柱螺旋拉伸弹簧挂钩的形式动画演示15.2圆柱螺旋弹簧的结构、、、制造、制造、、、材料及、材料及许用应力(((二(二二二))))制造制造螺旋弹簧的制造工艺包括：a)卷制

7、；b)挂钩的制作或端面圈的精加工；c)热处理；d)工艺试验及强压处理。（强压处理是使弹簧在极限载荷作用下持续6～48h，以便在弹簧丝截面的危险区产生塑性变形和残余应力，从而提高弹簧的静载强度。用于长期振动，高温和腐蚀性介质中的弹簧，以及一般用途的弹簧不应进行强压处理。）卷制是把合乎技术条件规定的弹簧丝卷绕在芯棒上。大量生产时，是在万能自动卷簧机上卷制；单件及小批生产时，则在普通车床或手动卷绕机上卷制。卷制分冷卷及热卷两种。冷卷用于经预先热处理后拉成的直径d<(8～10)mm的弹簧丝；直径较大的弹簧丝制作的强力弹簧则