扭转圆柱螺旋弹簧课件.ppt

《扭转圆柱螺旋弹簧课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第十六章弹簧设计教学目标1．了解常用弹簧的类型、特点、应用、材料及制造工艺；2．掌握圆柱螺旋弹簧的设计计算方法；弹簧是靠弹性变形来实现其功能的零件，它可以在载荷的作用下产生较大的弹性变形。在机械设备和仪器仪表中，弹簧的功能不同，其结构类型有很多种。圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧的应用最广。本章主要介绍其结构、设计计算以及常用的弹簧特点和应用。§16.1弹簧的功能、类型及特性曲线弹簧在各类机械中的应用十分广泛，是一种常用的弹性零件，其主要功能有：1）缓冲吸振。例如汽车中的缓冲弹簧、铁路机车车辆的缓冲器、弹性联轴器中的弹簧等。这类弹簧具有较大的

2、弹性变形，以便吸收较多的冲击能量。有些弹簧在变形过程中能依靠摩擦消耗部分能量以增加缓冲和吸振的作用。2）控制运动。例如内燃机的阀门弹簧，离合器。制动器和凸轮机构中的弹簧等。这类弹簧常要求在某变形范围内作用力变化不大。3）储存和释放能量。例如自动机床的刀架自动返回装置中的弹簧，经常开闭的容器中的弹簧，仪表和仪器中的发条等。这类弹簧既要求有较大的弹性，又要求有稳定的作用力。4）测量力和力矩的大小。例如测力器、弹簧秤中的弹簧等。这类弹簧要求有稳定的载荷－变形性能。弹簧的载荷－变形曲线称为弹簧特性曲线，特性曲线的形式与弹簧的结构有关。按照所承

3、受载荷的不同，弹簧可以分为拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧和弯曲弹簧等四种。按照弹簧的形状不同又可以分为螺旋弹簧、环形弹簧、碟形弹簧、板簧和平面涡卷弹簧等。图16－11、等节距圆柱螺旋弹簧此种圆截面簧丝的圆柱形弹簧结构简单，制造方便。特性曲线呈线性，刚度稳定，应用最为广泛。图16－22、扭转圆柱螺旋弹簧主要用于各种装置中的压紧和蓄能。3、圆锥螺旋弹簧结构紧凑、稳定性好、多用于承受较大载荷和减振，其防共振能力比不等节距圆柱螺旋弹簧好。图16－34、碟形弹簧缓冲及减振能力强。采用不同的组合可能得到不同的特性曲线。常用于重型机械的缓冲及减振装置

4、。图16－4图16－55、环形弹簧具有很高的消振能力，是最强力的缓冲弹簧。常用在铁路车辆、飞机着陆装置的缓冲装置中。§16.2弹簧的材料、许用应力和制造一、弹簧的材料和许用应力弹簧在工作时常受到变载荷或冲击载荷的作用，为了保证弹簧能够持久可靠地工作，其材料必须具有高的弹性极限和疲劳极限，同时应具有足够的韧性和塑性，以及良好的可热处理性。弹簧材料及性能可以查阅相关手册、规范和标准（GB/T1239.6-92，GB4357-89）。常用的弹簧钢主要有：1、碳素弹簧钢这种弹簧钢（例如65、70钢）的优点是价格便宜，原材料来源方便；缺点是弹性

5、极限低，多次重复变形后易失去弹性，并且不能在130ºC的温度下正常工作。2、低锰弹簧钢这种弹簧钢（如65Mn）与碳素弹簧钢相比，优点是淬透性较好和强度较高；缺点是淬火后容易产生裂纹及热脆性。但由于价格便宜，所以一般机械上常用于制造尺寸不大的弹簧，例如离合器弹簧等。3、硅锰弹簧钢这种钢（例如60Si2MnA）中因为加入了硅，所以可以显著提高弹性极限，并提高了回火稳定性，因而可以在更高的温度下回火，从而得到良好的力学性能。硅锰弹簧钢在工业上得到了广泛的应用一般用于制造汽车、拖拉机的螺旋弹簧。4、铬钒钢这种钢（例如50CrVA）中加入钒的目

6、的是细化组织，提高钢的强度和韧性。这种材料的耐疲劳和抗冲击性能良好，并能在－40ºC～210ºC的温度下可靠的工作，但价格较贵。多用于要求较高的场合，如用于制造航空发动机调节系统中的弹簧。此外，某些不锈钢和青铜等材料，具有耐腐蚀的特点，青铜还具有磁性和导电性，故常用于制造化工设备中或工作于腐蚀介质中的弹簧。其缺点是不容易热处理，力学性能较差，所以在一般机械中很少采用。选择材料时，应考虑到弹簧的用途、重要程度、使用条件（包括载荷性质、大小及循环特性，工作持续时间，工作温度和周围介质情况等），加工、热处理和经济性等因素。同时，也要参照现有

7、设备中使用的弹簧，选作出较为合用的材料。二、圆柱螺旋弹簧的制造及端部结构为了便于使用，弹簧的端部一般会根据需要做成各种各样的型式。圆柱螺旋弹簧的端部结构型式及代号可以查阅GB1239.6-92。螺旋弹簧的制造工艺包括：1）卷制；2）挂钩的制作或端面圈的精加工；3）热处理；4）工艺试验及强压或喷丸处理。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小于8～10mm的弹簧丝，冷卷成弹簧后不再进行淬火处理，只进行回火处理以消除在卷制时产生的内应力；直径较大的弹簧丝制作的强力弹簧则用热卷法，热卷时的温度依据弹簧钢丝直径的大小在800º

8、C～1000ºC的范围内选择，卷制完成后需要在进行淬火和回火处理，热处理后的弹簧表面不应该出现显著的脱碳层。对于重要的压缩弹簧，为了保证两端面的承压面与其轴线垂直，应将端面圈在磨床上磨平。此外，弹簧还须进行工艺试验和根据