GBT1239.6-1992

中华人民共和国国家标准r of 239 76部分1主题内容与适用范围本标准规定了圆截面圆柱螺旋弹簧的设计计算本标准适用于圆截面圆柱螺旋压缩弹簧、拉伸弹簧和冷卷圆柱螺旋扭转弹簧(以标准不适用于异形截而弹簧、特殊材料和特殊性能的弹簧2弓222弹簧钢239. 1冷卷圆柱螺旋拉伸弹簧技术条件805弹簧术语271阀门用油淬火问火铬钒合金弹簧钢丝124锡青铜线134被青铜线357碳素弹簧钢丝358琴钢丝359阀门用油淬火回火碳素弹簧钢丝36。油淬火回火碳素弹簧钢丝361油淬火回火硅锰合金弹簧钢丝362阀门用油淬火回火铬硅合金弹簧钢丝218硅锰弹簧钢丝220阀门用铬钒弹簧钢丝221铬硅弹簧钢丝) 11弹簧用不锈钢丝3弹簧的参数名称及代号表1所示为弹簧的参数及代号。国家技术监督局1992一11门，批准1993 06 01实施e 由高度、自由长度户、巨作高度、工作长度111禹升距承圈数忍2圈螺旋角(。)工作负荷尸111验负荷尸压并负荷扭矩. .N.验负荷下的高度 1239 )自由角度叹外试验扭矩下的扭转变形角伙v材料切变模量GN/料弹性模量验切应力r,材料弯曲应力试验弯曲应力O,弹簧刚度P，N/1a/必要时可使用表2所列以外的材料。6斗3r 1239. 6一92表2标准号标准名称牌号直径规格荐硬度范围能357碳素弹簧钢丝257940能好1级用于低应力弹簧，(级用于中等应力弹簧. 080性好。拜干重要的小弹簧，G;组较150强度高，性能好。片于内燃机阀门弹簧马类似用途弹簧能好。360油淬火回火碳索弹簧钢丝55, 60, 60650361油淬火回火硅锰弹簧钢丝60类,十较高负荷362阀门用油悴火回火铬硅弹簧钢丝5560一40有较高的疲劳强度用干较高工作温度k,高应力内燃机阀门3271阀门用油淬火回火铬钒弹簧钢丝500一40200强度高，较好的弓脱碳，用干普追机械的较大弹簧010高温时强度性能于较高工作温内燃机于较高 1239 6一92续表2标准号标准名称牌号直径规格切变模量GN/荐温度范围)11组、200高、低温，用于腐蚀或高、低温上作条件下的小弹簧121硅青铜线120有较高的耐腐蚀和防磁性能。用于机械或仪表等用弹性元件. 5110012引锡青铜线40火103一250腐蚀和防磁性能。用于机械或仪表等用弹性元件1341钱青铜线036. 044X 10337200腐蚀、防磁和导电性能用于机械或仪表等用精密弹性元件65 120弹性好，用于普通机械用弹笛4550一40性好，广泛用于各种机械、交通工具等用弹簧2221热轧弹赞钢555078又105552一40250 高温，用于较高工作温度下的较大弹簧5圆柱螺旋压缩弹费设计计算5.，基本计算公式弹簧的强度和变形的基本计算公式材料切应力，按(1)式计算:643 .(1)弹簧变形量，按(2)式计算:F=8&2)弹簧刚度，按(3)式计算:n。.。(3)弹簧变形能，按(4)式计算:F DF 22(4)弹簧材料直径，按(5)式计算:6 r弹簧中径，按(6)式计算:D=)弹簧有效圈数，按(7)式计算:班二二二8D尸1。(7)式中曲度系数)式计算，或根据旋绕比=4C (8)616r 1239. 6一92口厂尸厂厂曰厂厂口厂户口厂日口日厂口厂门口日厂厂厂厂日厂厂厂厂厂门厂曰厂厂日厂门口吓厂厂厂厂厂厂厂厂厂厂厂厂厂入厂门厂厂曰下尸日门叮厂厂门口口门下口门厂厂门曰口厂口厂户瓜门厂厂曰门尸日尸尸巨日护一宁一护.勺厂门厂厂厂!厂厂厂厂日口弹簧特性为了保证指定高度时的负荷，弹簧变形量应在试验负荷下变形量F，的20%间，即按(9)式校核0. 2F,镇.(.。+.。.(9)在特殊需要保证刚度时，其刚度按试验负荷下变形量F，的30%间，由两负荷点的负菏考与变形量差之比来确定，即按(10)式计算:尸厂=P:一P,F:一F,.(10)簧允许承受的最大负荷，其值可按(1)式取曲度系数K=1,导出如(11)式:。片二二二瓦匕刀.。.。，(11、式中r,为试验切应力，其最大值取表3和表4中的正类负荷下的许用切应力值某些情况下可取1. 13) (1. 1 1. 3)P。但其伯不得超过最大试验切应力值，或其对应的最大试验负荷值。 由于原材料及工艺的原因，在计算试验负荷尸。时，对于旋绕比弹簧压并时的理论负荷，许用切应力弹簧的许用切应力r)按负荷类型在表3和表4或图2中选取。静负荷以及变负荷作用次数在1以下的负荷等，取图2中的所示值。变负荷作用次数在11范围内的负荷，以及冲击负荷等，取图2中所示值的(75变负荷作用次数在1以上的弹簧，取图2中所示的(6075)%表3 N/不锈钢丝”青锅线许用切应力(r)皿类(几)0. 55 a,0. 5 45 7) 8) . 350. 40) . 30a%(适用干直径14594弹簧圈数57)式计算，按358的规定口为了避免由于载荷偏心引起过大的附加力，同时为了保证稳定的刚度，有效工作圈一般不少于3，最少不少于2圈。3支承圈数n:与端圈结构型式有关，其值可按表6所列选取。总圈数。1为nl=n+跳。.。.。.一(18)其尾数应为1/4,1/2,3/4或整圈，荐用1/端部结构的影响，难以计算出精确值，其近似值可按表8所列的公式计算并推荐按(;B 1358的规定。 ; 1. 5nt t 319)式计算:二。.(19)对应于试验负荷P, 值为一H。一H。则上不规定，当需要规定压并高度对，对端面磨削约3/4圈的弹簧，其最大值为:H。一、.，.，(21)对端面不磨削的弹簧，其最大值为:H、一(”1+1. 5)d,.(22)式中，材料直径偏差的最大值，3)式计算:t=d+(.(23) 占 十凡一,称为余隙，是在最大工作负荷P。作用下，有效圈相互之间应保留的间隙，一般取为古)o. 自由高度H。之间的近似关系式见表9 ，圈节距t,H。一1. 3. 5d 4)式计算S=5)式计算ra=25)组合弹簧中各层弹簧的旋向为左右旋相间，6)式计算_L=6)进行疲劳强度校核。进行校核时要考虑变负荷的循环特征7=P“二/P.*，作用次数N，以及材料表面状态等影响疲劳强度的各种因素。对于用琴钢丝，阀门用油淬火回火钢丝等优质钢丝制作的弹簧，在不进行喷丸强化的情况下，其疲劳寿命一叮由图3确定。图中:m./. 45的横线，是不产生永久变形的极限值，随着弹簧水久变形允许程度，可以适当向上移动，最高可到静负荷(8类负荷)的许用切应力一，二碗，长3，=04，一之5，。.。71=).;，。.。，!11孟11)l，口洲子万了防了了_/目踢沙笋口厂厂口尸匹关肖匹另尹口夕巨口10伟叮攀蒙分煌曰曰潦昆甲77口日口养荐肖四陌/夕口门一刀乡今口日口阴日口翼另介毖日参乡夕日日一日口犷日口门r。/簧高径比b=H。/D，应满足下列要求:端回转，2，2当弹簧高径比进行稳定性校核。稳定性临界负荷尸。由(27)式确定尸。=C，P11。，.”“.(27)式中，C。为不稳定系数，由图4查取。一!一一厅门们网一一(一一砖厂厅。一誉旨黔/一丁一!阵旱田寰门么丙一日门曰口专一盯一尸口闪!一冈，!一闪曰又、l汉尸阵阵t1厂卜卜卜卜23书55了39川乃H/为了保证弹簧的稳定性，最大工作负荷尸。应小于临界负荷P。当不满足要求时，要重新改变参数使其符合上述要求以保证弹簧的稳定性。杆或导套与弹簧圈的间隙值(直径差)按表如设计结构受限制，10选取。表1010101818一3030一5050一80二80一120少)120一150簧高径比4。弹簧的共振验算受变负荷的弹簧，在高速运转中，应进行共振验算。对于两端固定的钢制弹簧，其一次固有自振频率6丫105三”D:(之81(岁、5，6弹贾典型工作图样弹簧典型工作图样，包括弹簧工作图，技术要求及设计计算数据二部分内容 、杰广 ;有效圈数n;旋向;表面处理;制造技术条件。在需要时可注明立定处理、强化处理等要求，以及使用条件如温度、负荷性质等。11设计计算数据序号代号数据单位序号代号数据单位15f x178氏N/一9簧圈数，按(3的式计算:一丽万刃(30弹簧的特性和变形弹簧特性月.试验负荷与圆柱螺旋压缩弹簧设计计算相同，簧才开始变形。卷绕成形后，需要淬火的弹簧没有初拉力初拉力按(31)式计算:一_7几式中几为初切应力，对钢制弹簧，其值也可根据旋绕比便于制造建议取偏下值。同时其值也可参考(32)式之经验公式计算:几一不石而(32)盯厂厂-!厂厂厂曰隧芬芬蹂脸么匕门门迷除芬防圈瑟透反曰匕口胜胜必降芬芬闷日日口口匕呼阵潮睽翻图澎藻曰!】1曰门月曰图巴“日日/之3姗56789川1112314151617819艺 )按负荷类型在表12和表13或图2中选取及变负荷作用次数在1以下的负荷等，取图2中所示值的80写变负荷作用次数在1及冲击负荷等，取图2巾所示值的(60类负荷受变负荷作用次数在1以上的弹簧，取图2中所示的(4860)环表12 N/丝类型油淬火回火钢丝1，碳素钢丝琴钢丝，)不锈钢丝，青铜线许用切应力(r)习类()0. 40a,0. 36a0. 32a,. 3238),n(0. 3036)a,(0. 220. 30)a,(0. 2428)n,2),(0. 2430),c(,(0. 2024),适用干直径于重要的弹簧，需要校核此应力，并按(38)式和(39)式校核:材料弯曲应力 32。.。.。.。(38)材料切应力 16 .。.(39)许用弯曲应力:=(. 60) 1239 括弹簧工作图，技术要求及设计计算数据三部分内容。 需要时可注明强扭处理等要求，以及使用条件如温度、负荷性质等。尸了N/ 1239 6一92r -一_,R,=用，当逆旋向扭转时，材料弯曲应力，按(40)式计算:32M口=r一。.。.。.。.(40)弹簧材料直径按(41)式计算:d)10. 2口.(41)式中曲度系数2)式计算，或根据旋绕比顺向扭转时，取曲度系数K=14簧中径，按(43)式计算D=2)(43)1. 2 1对短扭臂弹簧(图10)扭臂变形可以不计，扭转变形角，按(44)式或(45)式计算0=64d一(44)3670d,(45)扭转刚度按(46)式或(47)式计算46)等 7)材尹有效圈数，按(48)式计算:64。36708)11扭臂的变形必需计算在内时，则扭转变形角按(49)式或(50)式计算4=旦4(+1,)一.。.。.(490。一3670M 。+告(1+l，一。.。.。.(50扭转刚度:按(51)式或(52)式计算(l,+1z)”.，.“(51)呵3670(、+1,) 1.”(52)当弹簧有特性要求时，为了保证指定扭转变形角下的扭矩,试验扭矩下的变形角件的20%间，即按(53)式和(54)式规定:0. 2M,2,簇 0,.。3)(54)值可按(40)式取曲度系数5)式nd32 Q.N“，.“一“(5芝) 为试验弯曲应力，其最大值在图12和表17、表18中选取有些情况下可取。，=(l. 13)或取M,= (1. 13)M、但取值不得超过最大试验弯曲应力值，或其对应的最大试验扭矩。试验扭矩下的变形角人可根据M，由(44)式和(45)式计算。7簧与导杆的摩擦等均影响弹簧的特性，规定弹簧特性要求时，应采用簧圈间有间隙的弹簧，a)按负荷类型在表17和表18或图12中选取。11类负荷受静负荷以及变负荷作用次数在10以下的负荷等，取图12中的所示值及冲击负荷等，取图12中所示值的(7585)%变负荷作用次数在10次以上的弹簧，取图12中所示值的(强扭处理的弹簧，可提高疲劳极限。对改变负荷下的松弛有明显效果。对损坏对整个机械有重大影响的弹簧，许用弯曲应力应取允许范围内的低值表17 iV/丝类型油淬火回火钢丝碳家钢丝、琴钢丝不锈钢丝。青铜丝弯曲许用应力)0. 800,0. 756,类(0. 6068)6,(0. 5565)6,(0. 5565),. 5060)6,(0. 4555) a,(0. 4555)a,注:)不适用干直径F,=1 即试验负荷下的高度H,=6 而得试验负荷P,(P 、二22 31=6971)式得试验负荷切应力r:(r、)二8P,D 8只697 X 32兀X 4. 5693 N/三_。.，。丝二。_1岁，31，31满足。，.，镇。=“,=56 z=H,66 验)高度:,)表9)3:H。一1. 卜-一一n 0. 6 5式)66X 32= 601材料展开长度C(26式)a 54 据C=D/d=32/. 22，从而根据(1)式 1239 6一92得:一K ,一K D P,8. 5X 202=220N /X 32双又4. 5X 427=446N/而可得:2_20446=()26一。用次数线以下，表明此弹簧的疲劳寿命N10，作用次数。a/D=6 5/322，按一端固定一端回转考虑，为了保证稳定性，则需足此项要求。式(28) 10 10 284 I / 109)式要求。10. 1弹簧工作图 1239 6一92697427=端圈并紧，每端磨3/4圈;n,=7. 5圈;旋;强化处理，喷丸强化和压并立定处理，喷丸强度应大于。面覆盖率应大于90yo;785的规定。号代号数据单位1c?1r446N/93N/47N/77,6月玩.， 107作用次数8外1 520N/8910m.20 1239 6一92附录考件)于承受变负荷，作用次数以内。安装负荷P,30士2 用径D,10,作用次数5氏90一1266r6137 考件)装扭矩M, = 20N作扭矩100N作扭转变形角P=950，自由角度为120 0,臂长为20 对扭矩变形角的影响可以不计。此结构要求结构尺寸紧凑。工作寿命在10，以上。步假设钢丝直径d=2 06 X 10N/由附录n=2 ;取。b=2 050N/根据表17按o)=50N/1 025N/按表17可得最大试验弯曲应力。=。850=1 640N/取试验弯曲应力。，=一1. 2 X 1 025=1 230N/此值小于最大试验弯曲应力，符合要求。1)式，取K=1，计算钢丝直径:10. 210. 2 X 1 X 1001 025取3按表2符合358系列值选取旋绕比C=9，则弹簧中径:D=C， 1一9 358系列值。由(57)式和(58)式得:=+=10 (47)式可知: 551. 45N)_ M8)式可得弹簧有效圈数: 6701 X 633 670 X 6根据试验弯曲应力。=1 230N/从而由(55)式和(45)式得试验扭矩变形角30=121N3 670M,D3 670又121又906又10X 1电一8107由(59)式和(60)式360 49 刀D. 9()一0. 9(6. 80)式得。.，、一32M,727 X 1,二1 019N/m.冗d。32=204N /m”(，50m.190. 20从图13中可以看出“/。、和)的交点在10，作用次数线以下，表明此弹簧的疲劳寿命N10，作用次数，满足设计要求。9 自由长度和弹簧材料展开长度自由长度由(62)式可得:H一(d)十扭臂在轴线的长度(5)十(6 X 2一2)二6十1(二16 (64)式可得:L 臂部分味度一7c X 9 X (20干6)二170 10.，弹簧工作图 100N 20N03。卜v,= 技术要求材料:琴钢丝G，组，直径d=1 部型式:数:含圈;旋向:右旋;表面处理:防锈;制造技术条件:按3计算数据见表 1239 6一92表号代号数据单30N/45N3口N50N/月。1611111】一6口1204一719附录充件)表丝直径357碳素弹簧钢丝358琴钢丝359阀门用油悴火同火碳素弹簧钢丝)002 7402 8402 8933 1871 6182 157t)502 6902 8402 8443 1381 6182 1570. 102 3002 6502 7902 7953 0801 6182 1570. 122 2502 6002 7402 7463 0401 6182 1570. 142 2002 5502 7402 6972 9911 6182 1571 9610. 162 1502 5002 6902 64829421 6182 1571 9610. 182 1502 4502 6902 5992 8831 61824002 6902 5992 8441 6182 610- 222 1102 3502 6900. 232 5502 7951 5692 0591 9610. 252 0602 3002 012 7461 5692 0591 9120. 282 0102 3002 6401239，6一92续表n、)11弹簧用不锈钢丝启级 19121。02250260)240326481569205919120，102150250022562501156919611023502108230514711863176510016601960230020592256147118631765120162()5707101422肠卜 357碳素弹簧钢丝359阀门用油悴火回火碳素弹簧钢丝弹簧用不锈钠丝I -%4m 201 5701 6601 6671 8631 6181 4221 1771 471 11 3731 4221 1771 471一3，201 5701 6601 6671 8141 201 5201 6201 618、7651 5891 4221 177一:47151 3201 5201 6201 5691 7161 5201 3730791373 127弓201 4701 5701 5201 6671 4711 373!。了91373127仁701 4701 5701 4711 6181 3241 07013了31373137卜12756_0【2201 4201 5201 4221 5631 324201 4209811 2751 2751 701 701 301 3201 301 801 27012- 01 0801 301 220表丝直径B 4360油淬火回火碳素弹簧钢丝361油淬火回火硅锰合金弹簧钢丝362阀门用油悴火回火铬硅合金弹簧钢丝671. 21 611 6672181 7161 56916671 7651 9121弓21 5691 6671 5691 6671 丝直径