机械设计常用件弹簧的基础知识汇总Word格式.docx

1、控制机构的运动。如内燃机中的阀门弹簧，离合器中的控制弹簧等；储存及输出能量。如钟表弹簧、枪闩弹簧等；测量力的大小。如弹簧秤，测力器中的弹簧等；二、弹簧的分类按受力性质弹簧分为：拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧和弯曲弹簧。拉伸弹簧（简称拉簧）是承受轴向拉力的螺旋弹簧，拉伸弹簧一般都用圆截面材料制造。在不承受负荷时，拉伸弹簧的圈与圈之间一般都是并紧的没有间隙。压缩弹簧（简称压簧）是承受向压力的螺旋弹簧，它所用的材料截面多为圆形，也 有用矩形和多股钢萦卷制的，弹簧一般为等节距的，压缩弹簧的圈与圈之间有一定的间隙，当受到外载荷时弹簧收缩变形，储存形变能。扭转弹簧属于螺旋弹簧。扭转弹簧可以存储和释放角能量或

2、者通过绕簧体中轴旋转力臂以静态固定某一装置。扭转弹簧的端部被固定到其他组件，当其他组件绕着弹簧中心旋转时，该弹簧将它们拉回初始位置，产生扭矩或旋转力。还有两种不常见的空气弹簧和碳纳米管弹簧；空气弹簧是在柔性密闭容器中加入压力空气，利用空气的可压缩性实现弹性作用的一种非金属弹簧，用在高档车辆的悬架装置中可以大大改善车辆的平顺性，从而大大提高了车辆运行的舒适性，所以空气弹簧在汽车、铁路机车上得到了广泛的应用。碳纳米管弹簧：需要先制出碳纳米管薄膜，再利用纺丝技术将碳纳米管薄膜纺成碳纳米管弹簧。直径可以达上百微米，而长度可以达几厘米，有望应用于可伸缩导体、柔性电极、微型应变传感器、超级电容器、集成电路

3、、太阳能电池、场发射源、能量耗散纤维等领域，还有望应用于医疗器械，比如拉力传感绷带等。三、弹簧的材料和许用应力弹簧在工作中常受交变和冲击载荷，又要求有较大的变形，所以弹簧材料应具有高的抗拉强度、弹性极限和疲劳强度。在工艺上要有一定的淬透性、不易脱碳，表面质量好。四、弹簧的制造螺旋弹簧的制造工艺过程包括：卷制、挂钩的制作或端面圈的精加工、热处理和工艺性能试验。大量生产时，是在万能自动卷簧机上卷制；单件及小批生产时，则在普通车床或手工制作。弹簧丝直径小于或等于8mm时，常用冷卷法，卷前要热处理，卷后要低温回火。直径大于8mm时，采用热卷（热卷温度8001000）法，热卷后经淬火和中温回火处理，弹簧

4、成形后要进行表面质量检验，表面应光洁、无伤痕、无脱碳等缺陷；受变载荷的弹簧，还须经喷丸等表面处理，以提高弹簧疲劳寿命。五、弹簧的端部结构压缩弹簧除参加变形的有效圈数n外，为了使压缩弹簧工作时受力均匀，保证弹簧中心线垂直于端面，弹簧两端各有3/47/4圈并紧起支承作用，工作时不参与变形，故称为死圈或支承圈。拉伸弹簧端部有挂钩，以便安装和加载。常用的端部结构有四种型式；半圆钩环、圆钩环制造方便，应用广泛，但因挂钩过渡处产生很大弯曲应力，故只宜用于弹簧丝直径d10mm的弹簧。可调式和可转式挂钩受力情况较好，且可转向任何位置以便于安装。六、弹簧的应力计算压缩弹簧的受力分析图（a）为圆柱形螺旋压缩弹簧，

5、承受轴向工作载荷 F 由截面法分析，得知弹簧丝截面受剪力 F 及扭矩 T=FD/2，扭矩引起的剪应力为：若考虑剪力 F 引起剪应力的影响和弹簧丝呈螺旋状曲率影响，最大剪应力 t 发生在弹簧内侧图（b），其数值与强度条件应为：式中 C旋绕比，C=D/d ，可按表1选用K弹簧曲度系数，K 也可直接从表2查出，由表知，C 越大，K对 t 的影响越小；F弹簧的工作载荷，N；D弹簧中径mm；d材料直径mm。在式1中，以弹簧的最大工作载荷F2代替F，便可得到按强度条件计算弹簧钢丝直径的公式：拉伸弹簧强度计算方法与压缩弹簧相同七、弹簧不到位及失效原因在实际工作中，我们常碰到弹簧不能把运动物体推到设定的位置，

6、也就是说弹簧的计算自由长度变短了。其主要原因是没有作初压缩处理，就是把一根制造成的弹簧，用较大的力把它压缩到他的压缩高度或并紧高度（有必要的话），放开后不能恢复到他原来的自由长度的操作。其缩短量称为“初压缩量”。一般重复了3-6次压缩后，长度不再缩短，即弹簧“定位”。经初压缩后弹簧发生永久变形。八、弹簧预防措施在实际工作中，压簧即使受到超出材料弹性限以外的力，也应能维持它的工作长度。因此，成品簧的长度应等于弹簧的计算长度加初压缩量，可避免簧不到位，以免簧圈并紧时发生危险应力，导致弹簧示性线发生异常而不到位。成品簧在热处理过程中，特别是需经淬硬和回火工艺，一定要将工件横置（卧）在炉内，以防弹簧因自重作用而变短导致作业不到位。