第15章 弹 簧.ppt

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1、第15章弹簧*15.1概述15.2圆柱螺旋弹簧15.3弹簧常用材料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、离合器中的控制弹簧，内燃机气缸的阀门弹簧等。（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。（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。类型按照所承受的载荷不同拉伸弹簧压缩弹簧弯曲弹簧扭转弹簧拉伸弹簧压缩弹簧扭转弹簧表15－1中列出了弹簧的基本类型。类型

2、按照所承受的载荷不同拉伸弹簧压缩弹簧环形弹簧螺旋弹簧弯曲弹簧盘簧板簧扭转弹簧按照弹簧的形状不同环形弹簧板簧表15－1弹簧的基本类型弯曲扭转压缩—拉伸其他形螺旋形按形状分按载荷分圆柱螺旋拉伸弹簧圆柱螺旋压缩弹簧圆锥螺旋压缩弹簧圆柱螺旋扭转弹簧环形弹簧碟形弹簧蜗卷形弹簧板簧p15.2圆柱螺旋弹簧在一般机械中，最常用的是圆柱螺旋弹簧。15.2.1圆柱拉、压螺旋弹簧的结构圆柱螺旋弹簧分压缩弹簧和拉伸弹簧。图15－1压缩弹簧(a)YI型(b)YII型还有一种两个端面圈并紧但不磨平(代号：YⅢ)。磨平部分不少于圆周长的3/4，端头厚度一般不少于

3、d/8。压缩弹簧如图15-1所示。通常其两端的端面圈并紧并磨平(代号：YⅠ)。拉伸弹簧如图15-2所示，其中a和b为半圆形钩和圆环钩；c为可调式挂钩，用于受力较大时。图15－2拉伸弹簧(a)LI型(b)LⅡ型(c)LⅢ型15.2.2圆柱螺旋弹簧的几何尺寸圆柱螺旋弹簧的主要几何尺寸有：弹簧丝直径d、外径D、内径D1、中径D2、节距p、螺旋升角、自由高度（压缩弹簧）或长度（拉伸弹簧）H0。此外还有有限圈数n，总圈数nl。D2DH0pdD1dDH0D1D2pa图15－3圆柱形拉压螺旋弹簧（a）（b）L=D2n+钩部展开长度L=D2n1/

4、cos展开长度Lb=H0/D2压缩弹簧高径比b=0=p-d间距P=dP=d+节距pHn=H0－工作高度或长度H0LI型H0=(n+1)d+D1LII型H0=(n+1)d+2D1LIII型H0=(n+1.5)d+2D1两端圈磨平n1=n+1.5时，H0=np+dn1=n+2时，H0=np+1.5dn1=n+2.5时,H0=np+2d两端圈不磨平n1=n+2时，H0=np+3dn1=n+2.5时,H0=np+3.5d自由高度或长度H0压缩：n1=n+(2~2.5)(冷卷)；拉伸：n1=nn1=n+(1.5~2)(YII型热卷)；n1的尾

5、数为1/4、1/2、3/4或整圈数，推荐用1/2圈总圈数n1由变形条件计算确定一般n>2有效圈数n=arctanp/D2对压缩弹簧，推荐＝5°～9°螺旋升角C=D2/d一般4

6、，其刚度较大；反之，则刚度较小。弹簧直径d/mm0.2~0.40.5~11.1~2.22.5~67~1618~42C7~145~125~104~104~84~6表15-3圆柱螺旋弹簧常用弹簧指数C15.2.3圆柱螺旋弹簧的特性曲线弹簧应在弹性极限内工作，不允许有塑性变形。弹簧所受载荷与其变形之间的关系曲线称为弹簧的特性曲线。压缩螺旋弹簧的特性曲线如图15－4所示。H0为弹簧未受载时的自由高度；Fmin为最小工作载荷，它是使弹簧处于安装位置的初始载荷；在弹簧的最大工作载荷Fmax作用下，弹簧的压缩变形量增至max。图中Flim为弹簧

7、的极限载荷，在其作用下，弹簧高度为Hlim，变形量为lim，弹簧丝应力达到了材料的弹性极限。此处，图中的h=max-min，称为弹簧的工作行程。在Fmin的作用下，弹簧从自由高度H0被压缩到H1，相应的弹簧压缩变形量为min；H0H1dD1H2HlimDpD2hFUa（a）（b）图15－4圆柱螺旋压缩弹簧的特性曲线图拉伸螺旋弹簧的特性曲线如图15－15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两种。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15-5c所示，有一段假想的

8、变形量X，相应的初拉力F0，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F0时，弹簧才开始伸长。H0H1H2FHlimFFUhhxUFF0（a）（b）（c）有初应力无初应力图15－5圆柱螺旋拉伸弹簧的特性曲线对于一般