1、第15章 彈 簧*,15.1 概 述,15.2 圓柱螺旋彈簧,15.3 彈簧常用材料,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、離合器中的控制 彈簧，內(nèi)燃機(jī)氣缸的閥門彈簧等。,（3）儲(chǔ)存及輸出能量，如鐘表彈簧、槍閂彈簧等。,（4）測(cè)量力的大小，如測(cè)力器和彈簧秤中的彈簧等。,（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。,類 型,按照所承受的載荷不同,拉伸彈簧,壓縮彈簧,彎曲彈簧,扭轉(zhuǎn)彈簧,拉伸彈簧,壓縮彈簧,扭轉(zhuǎn)彈簧,表151中列出了彈簧的基本類型。,類 型,

2、按照所承受的載荷不同,拉伸彈簧,壓縮彈簧,環(huán)形彈簧,螺旋彈簧,彎曲彈簧,盤 簧,板 簧,扭轉(zhuǎn)彈簧,按照彈簧的形狀不同,環(huán)形彈簧,板 簧,表151 彈簧的基本類型,15.2 圓柱螺旋彈簧,在一般機(jī)械中，最常用的是圓柱螺旋彈簧。,15.2.1 圓柱拉、壓螺旋彈簧的結(jié)構(gòu),圓柱螺旋彈簧分壓縮彈簧和拉伸彈簧。,圖151 壓縮彈簧,還有一種兩個(gè)端面圈并緊但不磨平(代號(hào)：Y)。磨平部分不少于圓周長(zhǎng)的3/4，端頭厚度一般不少于d/8。,壓縮彈簧如圖15-1所示。通常其兩端的端面圈并緊并磨平(代號(hào)：Y)。,拉伸彈簧如圖15-2所示，其中a和b為半圓形鉤和圓環(huán)鉤；c為可調(diào)式掛鉤，用于受力較大時(shí)。,15.2.2 圓

3、柱螺旋彈簧的幾何尺寸,圓柱螺旋彈簧的主要幾何尺寸有：彈簧絲直徑d、外徑 D、內(nèi)徑 D1、中徑 D2、節(jié)距p、螺旋升角、自由高度（壓縮彈簧）或長(zhǎng)度（拉伸彈簧）H0。此外還有有限圈數(shù)n，總?cè)?shù)nl。,表152 圓柱形壓縮、拉伸螺旋彈簧的幾何尺寸計(jì)算公式,定義彈簧指數(shù)C為彈簧中徑D2和簧絲直徑d的比值，即：C=D2/d。通常C值在416范圍內(nèi)，可按表15-3選取。彈簧絲直徑d相同時(shí)，C值小則彈簧中徑D2也小，其剛度較大；反之，則剛度較小。,表 15-3 圓柱螺旋彈簧常用彈簧指數(shù)C,15.2.3 圓柱螺旋彈簧的特性曲線,彈簧應(yīng)在彈性極限內(nèi)工作，不允許有塑性變形。彈簧所受載荷與其變形之間的關(guān)系曲線稱為彈

4、簧的特性曲線。壓縮螺旋彈簧的特性曲線如圖154所示。,H0為彈簧未受載時(shí)的自由高 度；,Fmin為最小工作載荷，它是使 彈簧處于安裝位置的初始載荷；,在彈簧的最大工作載荷Fmax作 用下，彈簧的壓縮變形量增至 max。,圖中Flim為彈簧的極限載荷， 在其作用下，彈簧高度為Hlim， 變形量為lim，彈簧絲應(yīng)力達(dá)到 了材料的彈性極限。此處，圖中 的h=max-min，稱為彈簧的工作 行程。,在Fmin的作用下，彈簧從自由 高度H0被壓縮到H1，相應(yīng)的彈簧 壓縮變形量為min；,拉伸螺旋彈簧的特性曲線如圖1515所示。按卷繞方法的不同，拉伸彈簧分為無(wú)初應(yīng)力和有初應(yīng)力兩種。,無(wú)初應(yīng)力的拉伸彈簧其特性曲線與壓縮彈簧的特性曲線相同：有初應(yīng)力的拉伸彈簧的特性曲線，如圖15-5c所示，有一段假想的變形量X，相應(yīng)的初拉力F0，為克服這段假想變形量使彈簧開(kāi)始變形所需的初拉力，當(dāng)工作載荷大于F0時(shí)，彈簧才開(kāi)始伸長(zhǎng)。,對(duì)于一般拉、壓螺旋彈簧的最小工作載荷通常取為Fmin0.2Flim；,因此，為保持彈簧的線性特性，彈簧的工作變形量應(yīng)取在（0.20.8）lim范圍。,對(duì)于有初拉力的拉伸彈簧FminF0；,彈簧的工作載荷應(yīng)小于極限載荷，通常取Fmax0.8Flim,15.3 彈簧常用材料,常用的彈簧材料有：碳素彈簧鋼、合金彈簧鋼、不銹鋼和銅合金材料以及非金屬材料。,選用材料