彈簧的功用與類型

1、第20章 彈 簧20.1 概 述20.1.1 彈簧的功用與類型1彈簧的主要功用彈簧的主要功用有：l 緩沖和減振。如汽車、火車車箱下的減振彈簧，各種緩沖器的緩沖彈簧等；l 控制機構的運動。如內燃機中的閥門彈簧，離合器中的控制彈簧等；l 儲存及輸出能量。如鐘表彈簧、槍閂彈簧等；l 測量力的大小。如彈簧秤，測力器中的彈簧等。2彈簧的類型表201 彈簧的主要類型特點及應用類型承載形式簡 圖特 點 及 應 用螺旋彈簧圓柱形壓縮剛度穩(wěn)定結構簡單，制造方便，應用最廣拉伸扭轉在各種裝置中用于壓緊，儲能或傳遞轉矩圓錐形壓縮 結構緊湊，穩(wěn)定性好，剛度隨載荷增大而增大，多用需要隨較大載荷和減速振的場合類 型承載方式

2、簡 圖特 點 及 應 用其他彈簧蝶形彈簧壓縮 剛度大，緩沖吸振能力強，適用于載荷很大而彈簧的軸向尺寸受限制的場合，如常用作重型機械、大炮等的緩沖和減振彈簧環(huán)形彈簧壓縮 能吸收較多能量，有很高的緩沖和吸振能力，常用作重型車輛和飛機起落架等的緩沖彈簧盤簧扭轉 變形角大，能儲存的能量大，軸向尺寸較水，多用于鐘表、儀器中的儲能彈簧板彈簧彎曲 緩沖和減振性能好，主要用作汽車、拖拉機、火車車輛等懸掛裝置中的緩沖和減振彈簧20.1.2 彈簧的材料與制造1彈簧的材料和許用應力彈簧在工作中常受交變和沖擊載荷，又要求有較大的變形，所以彈簧材料應具有高的抗拉強度、彈性極限和疲勞強度。在工藝上要有一定的淬透性、不易脫

3、碳，表面質量好。常用彈簧材料的機械性能及用途見表202和表203。2彈簧的制造螺旋彈簧的制造工藝過程包括：卷制、掛鉤的制作和端面的精加工、熱處理和工藝性能試驗。大量生產時，是在萬能自動卷簧機上卷制；單位及小批生產時，則在普通車床或手工制作。彈簧絲直徑小于或等于8mm時，常用冷卷法，卷前熱處理，卷后要低溫回火。直徑大于8mm時，采用熱卷（熱卷溫度8001000）法，熱卷后經淬火和中溫火處理，彈簧成形后要進行表面檢驗，表面應光潔、無傷痕、無脫碳行等缺陷，受變載荷的彈簧，還須經噴丸等表面處理，以提高彈簧的疲勞壽命。20.2 圓柱螺旋彈簧設計 20.2.1 彈簧的端部結構壓縮彈簧除參加變形的有效圈數n

4、次外，為了使壓縮彈簧工作時受力均勻，保證彈簧中心線垂直于端面，彈簧兩端各有3/47/4圈并緊起支承作用，工作時不參一變形，故稱為死圈或支承圈。支承圈端面與彈簧座接觸，最常見的端部結構有并緊磨平的YI型、并緊不磨平的Y型、并緊不磨平的Y型兩種，如圖20-1所示。在重要場合應采用YI型，以保證兩支承端面與彈簧的軸線垂直，從而使彈簧受壓力時不致歪斜。端部磨平部分的長度不少于3/4圈，簧絲末端厚度一般為d/4（d為鋼絲直徑）。20.2.2 彈簧的特性曲線、應力及變形1彈簧的特性曲線彈簧在彈性范圍內工作時，其變形量隨載荷的變化而改變，表示彈簧工作過程中所受載荷與變形量之間關系的曲線，稱為彈簧的特性曲線。

5、特性典線給設計彈簧時的力分析提供了方便，同時也是彈簧質量檢驗或實驗的重要依據。在彈性范圍內工作的等節(jié)距圓柱螺旋彈簧，其載荷與變形成正比，故特性曲線為一條直線。彈簧受最大工作載荷F2時，彈簧絲內的應力不得超過彈簧材料的許用應力。隨極限載荷FS時，應力不得超剪切彈性極限，以免出現塑性變形，故對FS有一定限制：類彈簧FS=1.25F2；、類彈簧FS= F2。最小載荷F1一般?。?.10.5）F2。2彈簧的應力由截面法分析，得知彈簧絲截面受剪力。F及扭矩T=FD/2，扭矩引起的剪應力為若考慮剪力F引起剪應力的影響和彈簧絲呈螺旋狀曲率影響，最大剪應力發(fā)生在彈簧內側圖20-4（b），其數值與強度條件應為（） 在式（）中，以彈簧的最大工作載荷代替，便可得到按強度條件計算彈簧鋼絲直徑公式 ，（）拉伸彈簧強度計算方式與壓縮彈簧相同。3彈簧的變形由材料力學可知，彈簧受軸向載荷F后產生的變形量為，（）設計時按最大工作載荷F2和相應的變形量F2，利用式（17-3）可求出彈簧所需的有效圈數（）式中G彈簧材料的剪切彈性模量，鋼：80000為了制造方便，當n20圈則應取n為0.5的倍數；當n20圈應取n為整數。最少有效圈數為圈，一般不少于3圈。4彈簧的剛度彈簧載荷與對應變形的經值稱為彈簧風度，用k表示，由式（17-3）可得（）由式（20-5）可知為常數，即載荷與變形成直線