《机械设计基础》-第14章

14.1弹簧的作用、类型、材料与制造

14.1.1弹簧的作用弹簧的主要作用如下：（1）缓和冲击和吸收振动，例如汽车、火车车厢下的减振弹簧，以及各种缓冲器用的弹簧等。（2）控制机构的位置和运动，例如制动器、离合器中的控制弹簧，内燃机汽缸的阀门弹簧等。（3）储存能量，如钟表、仪器中的弹簧等。（4）测量力和力矩，如测力器弹簧秤中的弹簧等。下一页返回14.1弹簧的作用、类型、材料与制造

14.1.2弹簧的类型弹簧的种类很多，按弹簧的材料、弹簧的受力以及形状等进行划分。（１）按所用材料的不同，弹簧可分为金属弹簧和非金属弹簧。（２）弹簧按其所承受的载荷性质可分为拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧和弯曲弹簧等四种。（３）按弹簧形状又可将弹簧分为螺旋弹簧、碟形弹簧、环形弹簧、盘弹簧、板弹簧等。其中圆柱形螺旋弹簧结构简单，应用最广。弹簧的主要类型、特点和应用见表14.1。上一页下一页返回14.1弹簧的作用、类型、材料与制造

14.1.3弹簧的材料弹簧通常是在承受交变载荷和冲击载荷的工况下工作，所以弹簧材料应具有高的弹性极限、疲劳强度和良好的热处理性能。常用的弹簧材料有碳素弹簧钢、硅锰弹簧钢、铬钒弹簧钢、不锈钢及青铜等。选择弹簧材料时，要综合考虑弹簧的功用、重要程度、使用条件以及加工、热处理和经济性等因素。钢是最常用的弹簧材料。受力较小而又要求防腐蚀、防磁性等特性时，可以采用有色金属作为弹簧材料。例如，碳素弹簧钢丝由于价格便宜，多用于制造尺寸较小且不承受冲击载荷的弹簧，硅锰弹簧钢、铬钒弹簧钢用于承受冲击载荷的弹簧。上一页下一页返回14.1弹簧的作用、类型、材料与制造

14.1.4弹簧的制造弹簧的制造过程包括卷绕、端部修整、热处理和工艺实验等。弹簧卷绕方法有冷卷法和热卷法。钢丝直径在8mm以下的弹簧用预先热处理的钢丝冷卷，卷制成弹簧后，只做低温回火处理以消除内应力；钢丝直径较大时用热卷，热卷后应进行淬火及回火处理。较重要的压缩弹簧两端应磨平，以便承压面和轴线垂直。拉伸弹簧两端应有钩环，扭转弹簧两端应制有杆臂，以便连接、固定和加载。上一页返回14.2圆柱螺旋弹簧的结构、参数与尺寸

14.2.1圆柱螺旋弹簧的结构圆柱螺旋弹簧的结构如图14.1所示。如图14.1（a）所示的压缩弹簧在自由状态下各圈之间存在间隙，以备受载时变形。弹簧两端各有3/4～5/4圈并紧，工作时不参与变形，称为支承圈或死圈。支承圈端面有磨平和不磨平两种，但均应与弹簧轴线垂直。磨平结构用于受变载荷的重要弹簧，其磨平长度应不小于3/4圈，末端厚度不小于d/8（d为弹簧丝直径）。下一页返回14.2圆柱螺旋弹簧的结构、参数与尺寸

如图14.1（ｂ）所示的拉伸弹簧在自由状态下各圈应并紧，端部制成挂钩，以利于安装及加载，常用的端部结构有半圆钩环式（如图14.2（ａ）所示）、圆钩环式（如图14.2（ｂ）所示）、可调式（如图14.2（ｃ）所示）和锥形闭合端式（如图14.2（ｄ）所示）等几种。14.2.2圆柱螺旋弹簧的参数与尺寸圆柱螺旋弹簧的主要参数和尺寸有弹簧丝直径d、弹簧圈外径D、内径D1、中径D2、工作圈数n、螺旋升角α、节距t、自由高度H0、弹簧丝展开长度L等。圆柱螺旋弹簧的基本几何参数的关系见表14.2。上一页返回表14.1弹簧的主要类型、特点和应用返回下一页表14.1弹簧的主要类型、特点和应用返回上一页下一页表14.1弹簧的主要类型、特点和应用返回上