第十四章弹簧

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1、第十四章弹簧弹簧的主要功用1.缓和冲击和吸收振动：汽车缓冲、联轴器吸振；2.控制机构的运动：内燃机阀门；3.储存能量：钟表、枪械4.测量力的大小：弹簧秤按承受载荷的不同可分为:拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧和弯曲弹簧等。按弹簧形状不同可分为:螺旋弹簧、碟型弹簧、环形弹簧、盘簧、板弹簧等。14.1概述弹簧的分类弹簧的主要类型及特点弹簧的主要类型及特点14.2弹簧的材料、许用应力及制造一、弹簧的材料对弹簧的材料的主要要求是：1.必须有较高的弹性极限、强度极限、疲劳极限和冲击韧性；2.具有良好的热处理性能,热处理后应有足够的经久不变的弹性,且脱碳性要小;3

2、.对冷拔材料要求有均匀的硬度和良好的塑性。常用的弹簧材料有：碳素弹簧钢、合金弹簧钢、不锈钢、有色金属等二、许用应力弹簧分为三类Ⅰ类循环次数106以上Ⅱ类循环次数103—106之间Ⅲ类循环次数103以下碳素弹簧钢丝机械强度的分组：弹簧丝的强度与弹簧丝组别、弹簧丝直径有关,直径d小的弹簧丝强度极限σb较高。Ⅰ组—高级Ⅱ及Ⅱa组—中级Ⅲ组—正常级三、螺旋弹簧的制造螺旋弹簧的制造过程主要包括：（1）卷绕冷卷弹簧丝直径较小，低温回火热卷弹簧丝直径较大，淬火及回火（2）钩环的制作或两端的加工（3）热处理（4）工艺试验及必要的压强或喷丸等强化处理。压缩弹簧的端部

3、结构拉伸弹簧的端部结构14.3圆柱形压缩（拉伸）螺旋弹簧的设计计算圆柱形压缩螺旋弹簧与拉伸螺旋弹簧的设计计算内容主要有：1、确定结构形式和特性线；2、选择材料和确定许用应力；3、由强度条件确定弹簧丝的直径和弹簧中径；4、由刚度条件确定弹簧的工作圈数；5、确定弹簧的基本参数、尺寸等。一、几何尺寸和参数弹簧指数（旋绕比）C:中径D外径D2内径D1节距p螺旋升角α弹簧丝直径d圈数n二、特性线表示载荷与相应变形之间关系的曲线称为弹簧的特性线a直线型b渐增型c渐减型圆柱形等节距压缩螺旋弹簧及其特性线λ1与λ2之差称为弹簧的工作行程Flim为弹簧的极限工作载荷

4、，在它的作用下弹簧丝内的应力达到了弹簧材料的屈服极限。弹簧的最小工作载荷通常取为最大工作载荷通常取弹簧间隙余隙极限工作载荷Flim的大小应保证弹簧丝中所产生的极限切应力在以下范围内：对于Ⅰ类弹簧对于Ⅱ类弹簧对于Ⅲ类弹簧弹簧几何尺寸计算三、弹簧的受力和应力在通过弹簧轴线的平面A-A内，弹簧丝的剖面呈椭圆形，由于弹簧的螺旋升角很小，则近似为圆形。当弹簧受载荷F作用时,在A-A剖面上将作用有扭转力矩和剪切力该剖面上的应力可近似的取为转矩T引起的切应力切向力引起的切应力根据力的迭加原理可知，在弹簧丝内侧a点的合成应力最大a点的最大合成切应力为考虑弹簧升角和

5、曲率以及的影响引入一个修正系数K,则弹簧丝剖面上实际力的分布将如图(d),其强度条件式中K称为曲度系数当按强度条件计算弹簧丝直径d时,应以最大工作载荷代替式中的,则得mm与弹簧丝直径d有关，因此应反复计算。四、弹簧的变形和刚度由材料力学可知，圆柱形压缩（拉伸）螺旋弹簧受载荷后产生的轴向变形量为：（1）对于压缩弹簧和无初应力的拉伸弹簧（2）对于有初应力的拉伸弹簧为初拉力弹簧的刚度用表示，拉伸和压缩弹簧的刚度为定刚度的压缩和拉伸弹簧的刚度为五、弹簧的稳定性压缩弹簧的自由高度与中径D之比，称为高径比，即为保证压缩弹簧的稳定性，其高径比b值应满足下列要求：

6、两端固定时一端固定另一端自由转动时两端均自由转动时当b值不满足上述要求时，应进行稳定性验算。保持稳定时的临界载荷由下式计算可保证弹簧的稳定性，最大工作载荷与临界载荷之间应满足以下关系不稳定系数CB六、受静载荷圆柱形螺旋弹簧的设计设计的一般步骤如下：1.选择材料和确定许用应力。(1)初选弹簧指数C(2)根据初选C值及安装空间估计中径,估取弹簧丝直径(3)选择材料2.根据强度条件试算弹簧丝直径。3.根据变形条件计算弹簧工作圈数。4.计算弹簧主要尺寸。5.验算稳定性。6.绘制弹簧工作图。弹簧的应用弹簧的应用弹簧的应用