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1、彈簧設(shè)計(jì)教程中國91彈簧網(wǎng)wwww.91th.com奉獻(xiàn)學(xué)習(xí)要求:學(xué)習(xí)本章要求：了解彈簧的功能、種類和結(jié)構(gòu)形式；了解彈簧的常用制造工藝、制造材料及許用應(yīng)力；掌握圓柱拉伸、壓縮螺旋彈簧的應(yīng)力分析和變形分析方法；掌握圓柱拉伸、壓縮螺旋彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算和特性曲線；掌握彈簧的主要參數(shù)的選擇原則；了解其它彈簧的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用。本章主要內(nèi)容:::15.1概述15.2圓柱螺旋彈簧的結(jié)構(gòu)、制造、材料及許用應(yīng)力15.3圓柱螺旋壓縮（拉伸）彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算15.1概述彈簧是一種彈性元件，它可以在載荷作用下產(chǎn)生較大的彈性變形。彈簧在各類機(jī)械中應(yīng)用十分廣泛，主要用于：1）控制機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，如制動(dòng)器、離合器中
2、的控制彈簧，內(nèi)燃機(jī)氣缸的閥門彈簧等。2）減振和緩沖，如汽車、火車車廂下的減振彈簧，以及各種緩沖器用的彈簧等。3）儲存及輸出能量，如鐘表彈簧、槍閂彈簧等。4)測量力的大小，如測力器和彈簧秤中的彈簧等。按照所承受的載荷不同，彈簧可以分為拉伸彈簧、壓縮彈簧、扭轉(zhuǎn)彈簧和彎曲彈簧四種；而按照彈簧的形狀不同，又可分為螺旋彈簧、環(huán)形彈簧、碟形彈簧、板簧和盤簧等。下表中列出了彈簧的基本類型。彈簧的基本類型按形狀分按載荷拉伸壓縮扭轉(zhuǎn)彎曲分圓柱螺旋圓柱圓錐螺圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈拉伸螺旋旋壓縮簧彈簧壓縮彈簧彈簧螺旋形環(huán)形彈簧渦卷形盤簧碟形彈簧板簧其他形組裝動(dòng)畫螺旋彈簧是用彈簧絲卷繞制成的，由于制造簡
3、便，所以應(yīng)用最廣。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結(jié)構(gòu)形式、設(shè)計(jì)理論和計(jì)算方法，其它類型的彈簧只略作介紹。15.2圓柱螺旋彈簧的結(jié)構(gòu)、、、制造、制造、、、材料及、材料及許用應(yīng)力(((一(一一一))))圓柱螺旋彈簧的結(jié)構(gòu)形式圓柱螺旋彈簧的結(jié)構(gòu)形式1.1.圓柱螺旋壓縮彈簧1.圓柱螺旋壓縮彈簧如下左圖所示，彈簧的節(jié)距為p,在自由狀態(tài)下，各圈之間應(yīng)有適當(dāng)?shù)拈g距δ，以便彈簧受壓時(shí)，有產(chǎn)生相應(yīng)變形的可能。為了使彈簧在壓縮后仍能保持一定的彈性，設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)考慮在最大載荷作用下，各圈之間仍需保留一定的間距δ1。δ1的大小一般推薦為:δ1=0.1d≥0.2mm式中
4、d為彈簧絲的直徑。圓柱螺旋壓縮彈簧圓柱螺旋壓縮彈簧的端面圈動(dòng)畫演示彈簧的兩個(gè)端面圈應(yīng)與鄰圈并緊(無間隙)，只起支承作用，不參與變形，故稱為死圈。當(dāng)彈簧的工作圈數(shù)n≤7時(shí)，彈簧每端的死圈約為0.75圈；n>7時(shí)，每端的死圈約為1～1.75圈。這種彈簧端部的結(jié)構(gòu)有多種形式(上右圖)最常用的有兩個(gè)端面圈均與鄰圈并緊且磨平的YI型(圖a)、并緊不磨平的YIII型(圖c)和加熱卷繞時(shí)彈簧絲兩端鍛扁且與鄰圈并緊(端面圈可磨平，也可不磨平)的YII型(圖b)三種。在重要的場合，應(yīng)采用YI型，以保證兩支承端面與彈簧的軸線垂直，從而使彈簧受壓時(shí)不致歪斜。彈簧絲直徑d≤0.5mm時(shí)，彈簧的兩支
5、承端面可不必磨平。d>0.5mm的彈簧，兩支承端面則需磨平。磨平部分應(yīng)不少于圓周長的3/4。端頭厚度一般不小于d/8，端面粗糙度應(yīng)低于。15.2圓柱螺旋彈簧的結(jié)構(gòu)、、、制造、制造、、、材料及、材料及許用應(yīng)力2222．．．．圓柱螺旋拉伸彈簧圓柱螺旋拉伸彈簧如下左圖所示，圓柱螺旋拉伸彈簧空載時(shí)，各圈應(yīng)相互并攏。另外，為了節(jié)省軸向工作空間，并保證彈簧在空載時(shí)各圈相互壓緊，常在卷繞的過程中，同時(shí)使彈簧絲繞其本身的軸線產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)。這樣制成的彈簧，各圈相互間即具有一定的壓緊力，彈簧絲中也產(chǎn)生了一定的頂應(yīng)力，故稱為有預(yù)應(yīng)力的拉伸彈簧。這種彈簧一定要在外加的拉力大于初拉力P0后，各圈才開始分
6、離，故可較無預(yù)應(yīng)力的拉伸彈簧節(jié)省軸向的工作空間。拉伸彈簧的端部制有掛鉤，以便安裝和加載。掛鉤的形式如下右圖所示。其中LI型和LII型制造方便，應(yīng)用很廣。但因在掛鉤過渡處產(chǎn)生很大的彎曲應(yīng)力，故只宜用于彈簧絲直徑d≤l0mm的彈簧中。LVII、LVIII型掛鉤不與彈簧絲聯(lián)成一體，故無前述過渡處的缺點(diǎn)，而且這種掛鉤可以轉(zhuǎn)到任意方向，便于安裝。在受力較大的場合，最好采用LVII型掛鉤，但它的價(jià)格較貴。圓柱螺旋拉伸彈簧圓柱螺旋拉伸彈簧掛鉤的形式動(dòng)畫演示15.2圓柱螺旋彈簧的結(jié)構(gòu)、、、制造、制造、、、材料及、材料及許用應(yīng)力(((二(二二二))))制造制造螺旋彈簧的制造工藝包括：a)卷制
7、；b)掛鉤的制作或端面圈的精加工；c)熱處理；d)工藝試驗(yàn)及強(qiáng)壓處理。（強(qiáng)壓處理是使彈簧在極限載荷作用下持續(xù)6～48h，以便在彈簧絲截面的危險(xiǎn)區(qū)產(chǎn)生塑性變形和殘余應(yīng)力，從而提高彈簧的靜載強(qiáng)度。用于長期振動(dòng)，高溫和腐蝕性介質(zhì)中的彈簧，以及一般用途的彈簧不應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)壓處理。）卷制是把合乎技術(shù)條件規(guī)定的彈簧絲卷繞在芯棒上。大量生產(chǎn)時(shí)，是在萬能自動(dòng)卷簧機(jī)上卷制；單件及小批生產(chǎn)時(shí)，則在普通車床或手動(dòng)卷繞機(jī)上卷制。卷制分冷卷及熱卷兩種。冷卷用于經(jīng)預(yù)先熱處理后拉成的直徑d<(8～10)mm的彈簧絲；直徑較大的彈簧絲制作的強(qiáng)力彈簧則
