彈簧設(shè)計(jì)規(guī)范(全)

1、WORD格式.彈簧設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)一、彈簧的功能彈簧是一種彈性元件，由于材料的彈性和彈簧的構(gòu)造特點(diǎn)，它具有屢次重復(fù)地隨外栽荷的大小而做相應(yīng)的彈性變形，卸載后立即恢復(fù)原狀的特性。很多機(jī)械正是利用彈簧的這一特點(diǎn)來滿足特殊要求的。其主要功能有：、減振和緩沖，如車輛的懸掛彈簧，各種緩沖器和彈性聯(lián)軸器中的彈簧等。、測力，如測力器和彈簧秤的彈簧等。、儲存及輸出能量，如鐘表彈簧，槍栓彈簧，儀表和自動控制機(jī)構(gòu)上的原動彈簧等。、控制運(yùn)動，如控制彈簧門關(guān)閉的彈簧，離合器、制動器上的彈簧，控制內(nèi)燃機(jī)氣缸閥門開啟的彈簧等。二、彈簧的類型、特點(diǎn)和應(yīng)用彈簧的分類方法很多，按照所承受的載荷的不同，彈簧可分為拉伸彈簧、壓縮彈簧、扭轉(zhuǎn)

2、彈簧和彎曲彈簧等四種；按照形狀的不同，彈簧可分為螺旋彈簧、碟形彈簧、環(huán)形彈簧、盤形彈簧和板彈簧等；按照使用材料的不同，彈簧可分為金屬彈簧和非金屬彈簧。各種彈簧的特點(diǎn)、應(yīng)用見表1。表 1彈簧的根本類型、特點(diǎn)和作用名稱彈簧簡圖特點(diǎn)及應(yīng)用名稱彈簧簡圖特點(diǎn)及應(yīng)用專業(yè)資料整理WORD格式圖 (a) 承受拉力，圖 (b)圓柱形承受壓力，構(gòu)造簡單，螺旋彈制造方便，應(yīng)用最為廣簧泛圓柱形承受轉(zhuǎn)矩，主要用于各螺旋扭種裝置中的壓緊和蓄轉(zhuǎn)彈簧能承受壓力，構(gòu)造緊湊，圓錐形穩(wěn)定性好，防振能力較螺旋彈強(qiáng)，多用于承受大載荷簧和減振的場合承受彎曲，變形大，吸振能力強(qiáng)，主要用于汽板彈簧車、拖拉機(jī)和鐵路車輛的懸掛裝置。碟形彈簧環(huán)形

3、彈簧盤簧承受壓力，緩沖及減振能力強(qiáng)，常用于重型機(jī)械的緩沖和減振裝置。承受壓力，是目前最強(qiáng)的壓縮、緩沖彈簧，常用于重型設(shè)備，如機(jī)車車輛、鍛壓設(shè)備和機(jī)械中的緩沖裝置。承受轉(zhuǎn)矩，能儲存較大的能量，常用作儀器、鐘表中的彈簧。專業(yè)資料整理WORD格式在一般機(jī)械中，最常用的是圓柱螺旋彈簧。故本章主要講述這類彈簧的構(gòu)造形式、設(shè)計(jì)理論和計(jì)算方法。專業(yè)資料整理WORD格式.專業(yè)資料整理WORD格式.三、彈簧使用的材料及其用途彈簧鋼的的主要性能要求是高強(qiáng)度和高屈服極限和疲勞極限，所以彈簧鋼材用較高的含碳量。但是碳素鋼的淬透性較差，所以在對于截面較大的彈簧必須使用合金鋼。合金彈簧鋼中的主要合金元素是硅和錳，他們可以

4、增強(qiáng)鋼的淬透性和屈強(qiáng)比。彈簧材料使用最廣者是彈簧鋼SUP。碳素鋼用于直徑較小的彈簧，工藝多為冷拔成型，如：65#，75#， 85#。直徑稍大，需用熱成型工藝生產(chǎn)的彈簧多采用60Si2Mn，如汽車板簧，鐵路車輛的緩沖簧。對于高應(yīng)力的重要彈簧可采用 50CrV, 常用于高級轎車板簧，發(fā)動機(jī)氣門彈簧等。其他彈簧鋼材料還有： 65Mn, 50CrMn, 30W4Cr2V 等。a、碳鋼及合金鋼：制造彈簧時(shí)，常加矽、錳、鉻、釩及鉬等金屬元素于鋼中，以增加彈簧之彈性及疲勞限度，且使其耐沖擊。b、大型彈簧多用熱作加工，即彈簧材料高溫軋成棒，再高溫加工成形后，淬火于780 度 850 度左右之油或水中，再施以4

5、00 度 500 度的溫度回火。c 、小型彈簧，先經(jīng)退火，再用冷作加工，捲成后再經(jīng)硬化回火，如鋼絲、琴鋼絲或鋼帶。d、琴鋼絲是屬高炭鋼材 0.65 0.95%制造，雜質(zhì)少，直徑常小于 1/4 時(shí)經(jīng)過軔化處理后在常溫抽成線，其機(jī)械性質(zhì)佳，抗拉強(qiáng)度及軔性大，為優(yōu)良的螺旋彈簧材料。e、不銹鋼絲用于易受腐蝕處，承受高溫可用高速鋼及不銹鋼。f 、油回火線含碳量0.6 0.7%應(yīng)含錳， 0.6 1.0%常用于螺圈彈簧。g、板彈簧常用0.9 1.0%之普通鋼，其較高級者那么使用鉻釩鋼及矽錳鋼。項(xiàng)JIS 代主要用途及特點(diǎn)單價(jià)回火溫度熱后顏色名稱概略組成級別目碼SUS302經(jīng)過冷加工可得高強(qiáng)度，鐵路車輛、輸送機(jī)

6、螺絲、螺帽、彈C(碳 ) 、Si( 硅) 、不銹和 WPB簧等，耐熱、耐蝕。300480之間米灰色亮白Mn(錳 ) 、 P( 磷) 、中1S(硫 ) 、Ni( 鎳) 、廣為使用于不銹鋼、耐熱鋼，視線徑之大小色鋼線SUS304又用于食品設(shè)備，一般儀學(xué)設(shè)Cr( 鉻) 、Mo(鉬)和 WPB備，原子力，耐熱耐蝕。碳鋼C(碳 ) 、Si( 硅) 、硬拉鋼線，用于耐蝕性差，要200400之間淡茶色、茶SWC求精度不高，鋼性較脆，成形低色、青色、淡2Mn(錳 ) 、 P( 磷) 、視線徑之大小線SWB后要外表處理或加防銹油。藍(lán)色、褐色S(硫)C(碳 ) 、Si( 硅 ) 、耐疲勞性佳，要求精度高。一琴鋼般

7、用于電池彈簧、開關(guān)彈簧200400之間SWPA高同 SWPA、SWPB3Mn(錳 ) 、 P(磷 ) 、等、鋼性柔韌，成形后要外表視線徑之大小線SWPBS(硫 ) 、Cu(銅 )處理或加防銹油。Be(鈹 ) 、 Mn(錳 ) 、耐蝕性佳，于時(shí)效硬化處理前，富于展性時(shí)效硬化處理Ni( 鎳 ) 、鈹銅后，增加耐疲勞性，導(dǎo)電性時(shí)C1720W P(磷 )Cu( 銅)+Sn(特高150200黃色4效硬化處理應(yīng)加工后，可制螺線錫)+P( 磷 )Ni( 鎳)+絲彈簧電刷，通訊器具外表Co(鈷 )鍍銀、金。耐疲勞性，耐蝕性、耐磨耗性磷青Sn( 錫) 、 Zn( 鋅) 、佳，可制螺絲彈簧、扭簧、扣較高15020

8、0黃色5C5191W鈕、扎電機(jī)、通訊市場適用鍍銅P(磷)金、銀。6其它如油回火線、白銅線及其它線材，不常用，適用于航天科技。常需特別制做，造價(jià)昂貴。鍍鎳線等同 SWC+Ni。彈簧常在變載荷和沖擊載荷作用下工作，而且要求在受極大應(yīng)力的情況下，不產(chǎn)生塑性變形，因此要求彈簧材料具有較高的抗拉強(qiáng)度極限、彈性極限和疲勞強(qiáng)度極限，不易松弛。同時(shí)要求有較高的沖擊韌性，良好的熱處理性能等。常見的彈簧材料有優(yōu)質(zhì)碳素鋼、合金鋼和銅合金。幾種主要彈簧材料的使用性能和許用應(yīng)力見表 2。專業(yè)資料整理WORD格式.專業(yè)資料整理WORD格式.表 2螺旋彈簧的常用材料和許用應(yīng)力材料許用應(yīng)力 rMPa推薦使用推薦硬度X圍特點(diǎn)及

9、應(yīng)用類別牌號類類類溫度/ 碳素彈價(jià)廉易得，熱處理后強(qiáng)度較高，但B、C、 D 級0.3 h0.4 h0.5 h-40-120尺寸大了不易淬透，多用于制作小簧鋼絲彈簧60SiMn480640800-40-200彈性和回火穩(wěn)定性好，但易脫碳，適用于制造受重載的大彈簧。合金鋼有高的疲勞極限，彈性、淬透性和50CrVA450600750-40-21045-50HRC回火穩(wěn)定性好，常用于制造受變載絲荷的彈簧60SiCrVA57076095045-50強(qiáng)度高，彈性好，耐高溫，適用于承受重載荷的彈簧不銹鋼4CrI3450600750-40-300耐腐蝕，耐高溫，適用于受腐蝕介絲質(zhì)影響的彈簧青銅絲QSi3-12

10、70360450-40-12048-53HRC耐腐蝕，防磁，適用于機(jī)械或儀表QSn4-390-100100HRC中的彈簧在選擇材料時(shí)，應(yīng)考慮彈簧的用途、重要性、工作條件如載荷性質(zhì)、大小及循環(huán)特性，工作溫度和周圍介質(zhì)，工作時(shí)間等、加工方法、熱處理和經(jīng)濟(jì)性等諸多因素。如碳素彈簧鋼的價(jià)格低，強(qiáng)度高，性能好，廣泛用于受靜載荷和有限作用次數(shù)變載荷的小彈簧；合金鋼的強(qiáng)度高，彈性好，耐溫高，適用于尺寸較大及承受沖擊載荷的彈簧；不銹鋼耐腐蝕、耐高溫，適用于在腐蝕性介質(zhì)中工作的彈簧；銅合金的耐腐和抗磁性好，但強(qiáng)度低，適用于受力較小而又要求有耐腐蝕和防磁的彈簧。表 3 為優(yōu)質(zhì)碳素彈簧鋼絲的尺寸系列和抗拉強(qiáng)度極限，

11、供設(shè)計(jì)時(shí)參考。非金屬彈簧的材料主要是橡膠，另外還有塑料、軟木和空氣等。彈簧材料的許用應(yīng)力與材料種類、載荷性質(zhì)、熱處理方法、彈簧絲尺寸，彈簧的工作條件和重要程度有關(guān)，彈簧的許用應(yīng)力按受變載荷循環(huán)次數(shù)的情況不同分三類見表2；循環(huán)次數(shù)在106以上的重要彈簧如內(nèi)燃機(jī)閥門彈簧和電磁閘瓦制動彈簧等為類；循環(huán)次數(shù)在103 -10 6之間及受沖擊載荷的彈簧如調(diào)速器彈簧和一般車輛彈簧等為類；循環(huán)次數(shù)在103以下的彈簧如一般平安閥門彈簧和磨擦式平安離合器彈簧等為類。碳素彈簧鋼的強(qiáng)度高、性能好，供給充足，應(yīng)用廣泛，適于制造彈簧絲直徑d13mm的彈簧。按照用途分為三級： B 級 d 0.08-10mm用于低應(yīng)力彈簧；

12、C級 d 0.08-10mm 用于中等應(yīng)用彈簧； D 級 d0.08-6.0mm 用于高應(yīng)力彈簧。碳素彈簧鋼絲的抗拉強(qiáng)度極限b見表 3。表 3GB4357-89 碳素彈簧鋼絲抗拉強(qiáng)度 GB/T1239.6-92單位： MPa鋼絲直徑級別鋼絲直徑級別d/mmB 級C級D 級d/mmB 級C級D級1.001600196023004.51320152016201.21620191022505.01320147015701.41620186021505.51270147015701.61570181021106.01220142015201.81520176020216.31220142015202.

13、01470171019107.011701370-2.21420166018108.011701370-2.51420166017609.011301320-2.813701620171010.011301320-3.013701570171011.01080127012703.213201570171012.01080127012703.513201570166013.01030122012204.0132015201620專業(yè)資料整理WORD格式.專業(yè)資料整理WORD格式.四、彈簧設(shè)計(jì)資料記號名稱單位記號名稱單位記號名稱單位d材料直徑mmk彈簧定數(shù)kgf/mma1腕長(作動點(diǎn) )mmD彈簧

14、平均徑mm應(yīng)力修正kgf/mma2腕長(固定點(diǎn) )mmNa有效圈數(shù)變量mmE彈性系數(shù)kgf/mmL自由長mmPi初X力kgfSUS 19,000kgf/mmM密著長mmK應(yīng)力修正系數(shù)-SWP 21,000kgf/mmG橫彈性系數(shù)kgf/mm 2e彈簧指數(shù) D/d-kTd彈簧定數(shù)kgfmm/degSUS7000kgf/mm 2L 0自由長mm彎曲應(yīng)力kgf/mmSWPA、B8000kgf/mm 2a自由角P點(diǎn)作動點(diǎn)-SUWC d使用的角(變量)P0點(diǎn)固定點(diǎn)-P彈簧荷重kgfR荷重作用半徑mmkb彎曲修正系數(shù)-壓縮彈簧 ( 無研磨 )壓縮彈簧(研磨)彈簧定數(shù)： K=G d4 / 8 D3 Na彎曲

15、應(yīng)力： = 8 D P / d3 KK= 4C-1 / 4C-4 +0.615/C荷重： P=K 平安確認(rèn)平安角間隔角： 14 度以下彈簧指數(shù)： 4 13扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：容許限界以下第 1 荷重 A：0.8L 以下第 2 荷重 B：1.2M 以上引X彈簧荷重： P = k + Pi初X力： Pi = d4G / 800D243彈簧定數(shù)： K=Gd / 8D Na彎曲應(yīng)力： = 8DP / d3 k自由長： L0= d(N+1)+2.2(D-d)平安確認(rèn)扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：容許限界以下彎曲應(yīng)力：容許限界以下初X力的減少：最大引X時(shí)專業(yè)資料整理WORD格式.專業(yè)資料整理WORD格式.扭力彈簧( 臂長度的場合 )彈

16、簧定數(shù)不清：kTd = Ed4 /3667D N+389(a1+a2) 荷重： P = kTd d /R彎曲應(yīng)力： = Ed d / 360D N = 32P R/ d3 kb ( 平安確認(rèn) ) ： kb = 4C2C-1 /4C(C-1)彎曲應(yīng)力：容許限界以下4.1 、彈簧設(shè)計(jì)使用的根本公式4.1.1 、壓縮彈簧與沒有初始X力的拉伸彈簧4.1.2 、有初始X力的拉伸彈簧+4.2 、設(shè)計(jì)彈簧時(shí)應(yīng)考慮的因素4.2.1、剪切彈性模量G材料符號2GN/mm彈簧鋼SUP6,7,8,9,9A,10,11A,12,1378x103碳鋼絲SW-B, SW-C78x103琴鋼絲SWPA, SWPB78x103

17、油回火鋼絲SWO, SWO-V, SWOC，-V SWOSC-V, SWOSM, SWOSC-B 78x103不銹鋼絲SUS302,SUS304,SUS304N1,SUS31669x103SUS631 J174x1034.2.2、有效圈數(shù)壓縮彈簧分別表示螺旋兩端的端部磨平圈數(shù)圖 a-c 中閉口型， X1=X2=1圖 d-f 中開口型， X1=X2=0.75拉伸彈簧： Na=Nt4.2.3 、螺旋端部形狀專業(yè)資料整理WORD格式.專業(yè)資料整理WORD格式.a閉口端無磨削b閉口端磨削c閉口端錐形 d開口端無磨削e開口端磨削f開口端錐形 g開口端3/4 端部磨平圈無磨削h正切尾端無磨削i抽頭尾端無磨

18、削4.2.3 、應(yīng)力修正系數(shù)相對于彈簧指數(shù)c 的應(yīng)力修正系數(shù)取決于下式或圖4.2.4 、其它應(yīng)考慮的事項(xiàng)、彈簧指數(shù)c：彈簧指數(shù)減小會導(dǎo)致局部應(yīng)力過大。另外，彈簧指數(shù)較大或較小時(shí)，加工性也成問題。因此，熱軋成型時(shí)，彈簧指數(shù)可在4 15 的X圍內(nèi)選擇。冷軋成形時(shí)，彈簧指數(shù)可在4 22 的X圍內(nèi)選擇。、縱橫比：為了確保有效圈數(shù)，壓縮彈簧的縱橫比自由高度與螺旋平均直徑之比可設(shè)定為0.8以上，另外，在考慮到端部磨平圈的情況下，一般可在0.8 4 X圍內(nèi)選擇。、有效圈數(shù)：如果有效圈數(shù)為3 以下，彈簧特性那么會變得不穩(wěn)定，因此應(yīng)將彈簧指數(shù)設(shè)定為3 以上。、節(jié)距：節(jié)距超過0.5D 時(shí)，由于螺旋直徑通常會隨著繞曲量( 負(fù)載 ) 的增加而發(fā)生變化，需要對利用根本公式求出的繞曲量與扭轉(zhuǎn)應(yīng)力進(jìn)展修正，因此應(yīng)將節(jié)距設(shè)定為0.5D 以下。專業(yè)資料整理WORD格式.專業(yè)資料整理WORD格式.五、彈簧電鍍相關(guān)資料NO外表處理簡單工藝介紹鍍后顏色用途鍍層厚度鹽霧試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)1鍍金 (Au)除油酸洗鎳底金色降低接觸電阻，耐磨 0.040.06 m薄24H 以上鍍金烘干耗，保真效果。 1.21.5 m厚除油酸洗打銅底 2硬度高，耐磨性好，鉻 0.5 m薄2鍍鉻 (Cr)次(