授課題目：第十八章彈簧第一節(jié)概述第二節(jié)圓柱螺旋壓縮彈簧的設(shè)計計算授課方式（請打√）理論課√討論課□實驗課□習(xí)題課□其他□課時安排2教學(xué)大綱要求：了解彈簧的類型和應(yīng)用和圓柱螺旋彈簧的結(jié)構(gòu)形式、材料及制造掌握圓柱螺旋彈簧的特性曲線、主要參數(shù)及幾何尺寸計算教學(xué)目的、要求（分掌握、熟悉、了解三個層次）：了解彈簧的類型和應(yīng)用和圓柱螺旋彈簧的結(jié)構(gòu)形式、材料及制造；掌握圓柱螺旋彈簧的特性曲線、主要參數(shù)及幾何尺寸計算教學(xué)重點及難點：重點掌握圓柱螺旋彈簧的特性曲線、主要參數(shù)及幾何尺寸計算作業(yè)、討論題、思考題：18-1～18-4課后總結(jié)分析：彈簧的類型和應(yīng)用圓柱螺旋彈簧的結(jié)構(gòu)形式、材料及制造掌握圓柱螺旋彈簧的特性曲線、主要參數(shù)及幾何尺寸計算教學(xué)內(nèi)容備注第十八章彈簧第一節(jié)概述1．彈簧的功用1）緩沖和吸振，2）控制機(jī)構(gòu)的運動3）貯存和輸出能量，4）測量力和力矩2．彈簧的類型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)彈簧和彎曲彈簧等，而按照彈簧的形狀不同，又可分為螺旋彈簧、板簧和盤簧等。載荷簡圖說明拉伸拉伸彈簧此彈簧剛度穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，應(yīng)用最為廣泛。壓縮圓截面壓縮彈簧此彈簧剛度穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，應(yīng)用最為廣泛。變節(jié)距壓縮彈簧此種彈簧所受的載荷增大到一定程度后，隨著載荷的增加，其彈簧圈會由小節(jié)距依次逐漸并緊。這種彈簧具有較好的減振和防振作用。常用于高速、變載荷的機(jī)構(gòu)。圓錐螺旋彈簧此種彈簧防振能力比變節(jié)距壓縮彈簧強(qiáng)，結(jié)構(gòu)緊湊，穩(wěn)定性好。多用于需承受較大軸向載荷以及需減振的場合。碟形彈簧緩沖及減振能力較強(qiáng)，制造及維護(hù)方便。主要用于重型機(jī)械的緩沖和減振裝置。截錐渦卷彈簧比圓錐螺旋彈簧吸收的能量大，但制造困難，只在空間受限制時，用以代替圓錐螺旋彈簧。環(huán)形彈簧可承受較大的壓力，緩沖能力很強(qiáng)，常用于重型設(shè)備的緩沖裝置。扭轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn)彈簧結(jié)構(gòu)簡單，主要用于各種機(jī)械裝置中的壓緊和儲能。平面渦卷彈簧此種彈簧能儲存較大的能量，常用于鐘表及儀表中的動力裝置彎曲板簧此種彈簧變形大、吸振能力強(qiáng)，主要用于各種車輛的緩沖和減振裝置3.彈簧的材料材料和制造彈簧材料必須具有高的彈性極限和疲勞極限，同時應(yīng)具有足夠的韌性和塑性，以及良好的熱處理性。幾種主要彈簧鋼絲的抗拉強(qiáng)度σb值見表18—2，彈簧材料的許用應(yīng)力見表18—3。螺旋彈簧的制造工藝包括卷制、掛鉤的制作或端面圈的精加工、熱處理、工藝試驗及強(qiáng)壓處理。第二節(jié)圓柱螺旋壓縮彈簧的設(shè)計計算形式1.圓柱螺旋彈簧的結(jié)構(gòu)形式：YⅠ型、YⅢ型和YⅡ型三種YⅠ型YⅡ型(c)YⅢ型圓柱螺旋拉伸彈簧在自由狀態(tài)下各圈相互并攏，即間距等于零。為了便于安裝和加載，在其端部制有鉤環(huán)(a)(b)(c)(d)圖18—1圓柱螺旋拉伸彈簧的端部結(jié)構(gòu)形式(a)LⅠ型（半圓鉤環(huán)）(b)LⅡ型（圓鉤環(huán)）(c)LⅦ型（可調(diào)式拉簧）(d)LⅧ型（兩端具有可轉(zhuǎn)鉤環(huán)）2.圓柱螺旋壓縮彈簧的參數(shù)尺寸及特性曲線1）圓柱螺旋彈簧的主要參數(shù)圓柱螺旋彈簧的主要參數(shù)有：簧絲直徑d、彈簧中徑D2、節(jié)距t、螺旋升角α、工作圈數(shù)n、彈簧剛度k及旋繞比C等。彈簧剛度和旋繞比是彈簧的兩個重要參數(shù)。3)圓柱螺旋壓縮彈簧的設(shè)計計算a．彈簧絲直徑的計算圓柱形螺旋壓縮彈簧，承受軸向工作載荷F。由截面法分析可知彈簧絲截面受到剪力及扭矩，扭矩引起的剪切應(yīng)力為若考慮到剪力引起的剪切應(yīng)力和彈簧絲呈螺旋狀曲率的影響，最大剪應(yīng)力發(fā)生在彈簧內(nèi)側(cè)，其數(shù)值與強(qiáng)度條件應(yīng)為≤式中：K彈簧曲度系數(shù)，，K也可以直接從表中查出，C越大，K對的影響越小。d≥按上式求彈簧絲直徑時，因旋繞比C和許用應(yīng)力[τ]均和直徑d有關(guān)，故需經(jīng)試算后才能求得彈簧絲的直徑d。b．彈簧圈數(shù)及剛度的計算彈簧圈數(shù)n的確定和彈簧的變形有直接的關(guān)系，圓柱彈簧受載后的軸向變形量式中，n為彈簧的有效圈數(shù)；G為彈簧的切變模量。彈簧的圈數(shù)和剛度分別為當(dāng)彈簧的有效圈數(shù)n＜15時，取n為0.5的倍數(shù)；當(dāng)n＞15時，則取n為整圈數(shù)，為了保證彈簧具有穩(wěn)定的性能，一般彈簧的有效圈數(shù)最少為2圈。C值大小對彈簧的剛度影響很大。若其他條件相同時，C值越小的彈簧，剛度也越大，彈簧也越硬；反之則越軟。不過，C值越小的彈簧卷制越困難，且在工作時會引起較大的切應(yīng)力。此外，彈簧剛度還和G、d、n有關(guān)，在調(diào)整彈簧剛度時，應(yīng)綜合考慮這些因素的影響。c．穩(wěn)定性對于壓縮彈簧，如果圈數(shù)較多，彈簧高徑比過大，承壓時會喪失穩(wěn)定，為了穩(wěn)定性和便于制造，高徑比應(yīng)