《机械设计与应用案例化教程（第二版）》 课件 项目三任务四知识点2：3-4-2弹簧的材料与制造

任务4绕线机凸轮机构回复弹簧的设计项目三、常用机械连接的设计与选用主讲教师|石云飞知识点2：弹簧的材料与制造任务描述弹簧是一种弹性元件，受载后产生变形，卸载后一般立即恢复原有形状和尺寸。如图1-3-1所示的绕线机中回复弹簧4的主要作用是：当摆杆2匀速往复摆动时，使摆杆尖顶B始终与凸轮轮廓保持接触（称为力锁合）。已知该回复弹簧为拉伸弹簧，拉簧最大工作负荷F=350N，工作行程h=20mm±1.5mm。有初拉力，用途一般，每天工作8小时。根据拉簧安装空间要求，弹簧外径不大于25mm，拉簧两端均采用圆钩环。试设计此回复弹簧，并绘制零件设计图。弹簧的种类与功能1弹簧的材料与制造2圆柱弹簧几何尺寸3螺旋弹簧的特性线4圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧的计算5圆柱螺旋弹簧的设计6案例分析7弹簧的材料与制造2一、弹簧材料及其选用方法二、螺旋弹簧的制造（1）碳素弹簧钢丝常用牌号55～80钢、40Mn～70Mn适合于一般用途的小尺寸螺旋弹簧和板弹簧（2）合金碳素钢丝常用牌号60Si2MnA、65Si2MnWA、50CrVA适用于受变载荷和冲击载荷下的弹簧（3）不锈钢和铜合金材料常用牌号1Cr18Ni9、0Cr18Ni10等不锈钢丝；锡青铜线（QSn4-3）、硅青铜线（QSi3-1）和铍青铜线（QBe2）适用于要求防腐蚀、防磁性和导电的弹簧1、弹簧的材料一、弹簧材料及其选用方法2、弹簧的材料选用

弹簧通常在变载荷作用下工作，对弹簧材料的主要要求有：具有较高的弹性极限、疲劳极限、冲击韧性和塑性；在热处理性能方面具有良好的淬透性、不易脱碳、便于卷绕。选择弹簧材料时应根据弹簧的功用、载荷的性质、载荷大小及其循环特性、工作温度、周围介质以及重要程度，来选择不同类型的弹簧材料。常用钢丝弹簧材料的力学性能见表3-4-2，抗拉强度

b极限值详见GB/T1239.6-2009。类别牌号压缩弹簧许用切应力许用弯曲应力切变模量

弹性模量

推荐硬度范围推荐使用温度/℃特性及用途Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类Ⅱ类Ⅲ类79×103206×103——40～120

强度高，性能好，适用于做小弹簧，如安全阀弹簧，或要求不高的大弹簧。钢丝碳素弹簧钢丝（0.3～0.38）

（0.3～0.45）

0.5（0.6～0.68）

0.8油淬－回火碳素弹簧钢丝（0.35～0.4）

（0.4～0.47）

0.55（0.6～0.68）

0.865Mn34045557057071060Si2Mn60Si2MnA44559074074092540～45—40～200

弹性好，回火稳定性好，易脱碳，用于受大载荷弹簧。50CrVA45～50—40～210

用作截面大高应力的弹簧，亦用于变载荷高温工作的弹簧。65Si2MnWA60Si2CrVA560745931931116747～52—40～250

强度高，耐高温，耐冲击，弹性好。30W4Cr2VA44258873573592043～47—40～350

高温时强度高，淬透性好。表3-4-2钢丝弹簧材料的力学性能注：1.按应力循环次数

不同，弹簧分为三类：Ⅰ类

＞106；Ⅱ类=103～105；Ⅲ类

＜103。2.拉伸弹簧的许用切应力为压缩弹簧的80%。二、螺旋弹簧的制造

螺旋弹簧的制造工艺包括卷制、拉钩制作（拉伸弹簧）或端面加工（压缩弹簧）、热处理、工艺试验等过程，特别重要的弹簧还要进行强化处理。卷制

在800

～

1000度的温度下卷制热卷：用于直径较大的弹簧丝卷制后进行淬火和中温回火处理

直接使用预先处理后的弹簧丝在常温下卷制冷卷：用于簧丝直径较小,一般d≤6～8mm时卷制后，一般