弹簧与机架零件-宋宝玉版

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1、第十三章弹簧13.1弹簧概述弹簧是一种弹性元件，具有弹性大、易变形的特点。可以多次重复地随外载荷的大小而作相应的弹性变形，卸载后又能立即恢复原状的特性，在各类机械中应用十分广泛。13.1.1弹簧的功用1.缓和冲击和吸收振动：具有较大的弹性变形能力(汽车、火车的缓冲等)2.控制机构的运动：在一定变形范围内的刚度变化不大(凸轮机构、离合器等)3.储存能量：既要有较大的弹性，又要求作用力较稳定。(钟表、枪械等)4.测量力的大小：这类弹簧要求其受力与变形呈线性关系。（弹簧秤等）1按承受载荷的不同可分为:拉伸弹簧压缩弹簧扭转弹簧弯曲弹簧13.1

2、.2弹簧的类型和特点2按弹簧形状不同可分为:螺旋弹簧碟型弹簧环形弹簧涡卷形盘簧板弹簧3按制作弹簧的材料分为三种黑色金属弹簧，如钢丝弹簧。有色金属弹簧，如铜丝弹簧非金属弹簧，如橡胶弹簧，空气弹簧和塑料弹簧等。摩托车弹簧汽车弹簧F—工作载荷f—变形量13.2圆柱螺旋弹簧的材料、结构和制造13.2.1弹簧的材料及许用应力对弹簧材料的主要要求是：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.对冷拔材料要求有均匀的硬度和良好的塑性。弹簧主要在动载荷作用下工作

3、，要求在受较大应力情况下，不产生塑性变形。常用的弹簧材料：金属材料：如碳素弹簧钢、合金弹簧钢（如低锰弹簧钢、硅锰弹簧钢等）、不锈钢等。有色金属材料，如青铜丝（腐蚀环境用）。非金属弹簧材料，如橡胶、塑料、软木和空气等。常用的金属弹簧材料在P292表13.2中可以查选。选择弹簧材料的原则综合考虑：1）弹簧的功用；2）重要程度；3）工作条件，如载荷大小、性质、周围介质和工作温度等4）热处理方法。并要参考现有设备使用的弹簧，选择出满足要求的弹簧材料。弹簧材料的许用应力查P292表13.2和P293表13.3按受载情况和重要程度将弹簧分为3类：

4、I类－用于承受载荷循环次数106次以上的变载荷的弹簧Ⅱ类－用于承受载荷循环次数103～106次之间的变载荷或冲击载荷以及承受静载荷的重要弹簧Ⅲ类－用于承受载荷循环次数103次以下的变载荷或承受静载荷的一般弹簧13.2碳素弹簧丝的抗拉强度极限σB与弹簧丝直径d有关。13.2.2螺旋弹簧的制造螺旋弹簧的制造过程主要包括：卷绕端部及钩头制作热处理工艺实验及强化处理（1）卷绕冷卷：d<8～10mm，冷卷弹簧多用冷拉的、预先已进行热处理的优质碳素弹簧钢丝，卷成后只做低温回火处理，以消除内应力。热卷：d≥8～10mm，热卷温度按d大小，在800℃

5、～1000℃之间选择，然后先淬火后回火处理。按两端面圈并紧和磨平与否分四种形式YI、YII、YⅢ和YIV型。1）压缩弹簧的端部结构弹簧的端部结构（2）钩环的制作或两端的加工较重要的受压弹簧，应将端面圈并紧并磨平。一般受压弹簧，并紧不磨或不并紧。磨平与否与簧丝直径有关当d≤0.5mm时，两支承圈可不磨平当d>0.5mm时，两支承圈需要磨平磨平部分不应少于3/4周长，端头部分厚度一般不小于d/4。支承圈（死圈）n2：当圆柱螺旋压缩弹簧的两个端面圈与邻圈并紧，无间隙，不参与变形，只起支承作用称为支承圈。支承圈数与弹簧工作圈数有关当n≤7时，

6、支承圈数n2＝3/4；当n>7时，支承圈数n2＝1～3/42）拉伸弹簧的端部结构为了安装和加载，端部做钩。（a）～（d）端部和钩过渡处出现较大的弯曲应力，降低拉簧的强度和寿命。常用于d<10mm弹簧中。（e）和（f）将挂钩和弹簧分别制造，再组装，制成附加钩环结构，可消除这种影响。常用于弹簧受力较大的场合。强拉强压处理后。不允许再进行其他处理，也不允许在150oC～450oC和长期振动条件下工作。（4）工艺试验及必要的强压或喷丸等强化处理。（3）热处理冷卷：低温回火处理，以消除内应力；热卷：先淬火后回火处理。加工设备数控电脑卷簧机数控万

7、能电脑卷簧机数控高速扭簧机数控电脑弹簧端面磨床13.3圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧的设计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。圆柱螺旋压缩弹簧圆柱螺旋拉伸弹簧虽然压簧与拉簧结构不同，但是变形和作用力的关系基本相同，以讨论压簧的设计计算为主，方法也适用于拉簧。1主要几何参数：中径D，外径D2，内径D1，节距p，螺旋升角α，弹簧丝直径d，自由高度H0和弹簧工作圈数n等

8、。13.3.1弹簧的几何参数和尺寸2弹簧指数（旋绕比）C3弹簧总圈数n1：n1＝n＋n2n—工作圈数n2—支承圈数表13.6圆柱形螺旋压缩（拉伸）弹簧的几何尺寸P29613.3.2弹簧的特性线1表示载荷与相应变形之间关系