机械设计基础弹簧

第14章弹簧弹簧的功用控制机构的运动或零件的位置。缓冲及吸振。储存能力作为动力源。测量力的大小。弹簧的种类按受力形式分：拉伸压缩扭转弹簧的种类2.按弹簧形状分：螺旋弹簧环形弹簧碟形弹簧平面涡形板形弹簧三、材料及许用应力材料常用材料：

碳素弹簧钢：65，70，80

合金弹簧钢：硅锰钢，铬钒钢有色金属合金：硅青钢，锡青钢等2.许用应力许用应力与载荷性质有关Ⅰ类载荷：作用次数在以上的变载荷Ⅱ类载荷：作用次数在以上的变载荷Ⅲ类载荷：作用次数在以上的变载荷Ⅳ载荷：作用次数在以下的变载荷对碳素弹簧钢，弹簧钢丝可分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅱa、Ⅲ三组。§14-2圆柱螺旋弹簧的结构和制造一、圆柱螺旋弹簧的结构1.圆柱螺旋压缩弹簧支承圈或死圈的定义：工作时不参与变形，仅起支承作用的弹簧圈数。有磨平或不磨平两种。结构形式：YⅠ型：两端并紧且磨平。YⅡ型：两端并紧但不磨平。YⅢ型：两端不并紧也不磨平。弹簧总圈数：n1取0.5的倍数2.圆柱螺旋拉伸弹簧分两种情况：无预应力：各圈并紧，但相互间没有力的作用。有预应力：各圈并紧，相互间有一定压力作用。结构形式：

LⅠ型：挂钩半圆形LⅢ型：挂钩圆形LⅦ型：另装挂钩LⅧ型：另装挂钩，且挂钩可旋转。二、圆柱螺旋弹簧的制造1.工序卷制。端面加工或挂钩制作。热处理及工艺性试验。2.技术要求

表面光洁，没有裂纹和伤痕，脱碳层应符合国家规定。三、弹簧特性曲线k——弹簧刚度

通常取弹簧的最小工作载荷：最大工作载荷：

§14-3

圆柱螺旋弹簧的设计一、圆柱压缩弹簧的设计1.弹簧丝直径d式中：

——绕旋比

表:绕旋比弹簧丝直径d

绕旋比C

2.弹簧中径D3.弹簧内径D1与外径D2

圆柱压缩弹簧的设计4.弹簧总圈数

n1圆柱压缩弹簧的设计

YⅠ型：

YⅡ型

：弹簧总圈数：

5.弹簧间距

6.弹簧节距t

7.螺旋升角

8.弹簧丝展开长度L

及自由高度H0YⅠ型：

YⅡ型

：计算弹簧的变形量，验算其稳定性圆柱压缩弹簧的设计式中：

G——切变模量。对钢：对青铜：

b——高径比

两端固定：两端自由：一端固定：二、圆柱拉伸弹簧的设计1.弹簧丝直径d2.弹簧内径D1与外径D2

3.弹簧总圈数

n1有效圈数：

支承圈数：LⅠ型与LⅢ型：弹簧总圈数：

4.弹簧间距

二、圆柱拉伸弹簧的设计5.弹簧节距t

6.自由高度H07.弹簧展开丝长度

8.螺旋升角例题

一个供蒸煮器用的立式小锅炉。炉顶上采用微启式安全阀。已知：阀座通径D0=32mm,要求阀门起跳汽压P1=0.33MPa,阀门行程λ0=2mm，全开时弹簧受力F2=340N，结构要求弹簧的内径D1>16mm。若现有d=4mm的60Si2Mn钢丝。试设计：安全阀的压缩弹簧。例题(续)

解：1.分析已知条件

此弹簧为安全阀用，为重要弹簧，按Ⅱ类载荷计算。弹簧所受最小工作载荷F1应等于起跳时的压力。弹簧刚度：

弹簧的最大变形量：

例题（续）

选择弹簧材料：选用d=4mm的60Si2Mn钢丝作为弹簧的材料。查表：

2.确定弹簧的直径：由于要求D1>16mm，d=4mm，暂取

查图：k=1.28

例题（续）说明d=4mm的弹簧直径满足强度要求。3.确定弹簧各参数弹簧的圈数：弹簧内径：符合要求。

外径：

例题（续）弹簧间距：取

弹簧节距：螺旋升角：弹簧两端各并紧一圈并磨平，则总圈数：

圈例题（续）弹簧丝展开长度