第15章 弹 簧.ppt

1、第15章 弹 簧*,15.1 概 述,15.2 圆柱螺旋弹簧,15.3 弹簧常用材料,15.1 概述,弹簧是一种弹性元件，它可以在载荷作用下产生较大的弹性变形，弹簧在各类机械中应用十分广泛，主要用于：,（1）控制机构的运动，如制动器、离合器中的控制 弹簧，内燃机气缸的阀门弹簧等。,（3）储存及输出能量，如钟表弹簧、枪闩弹簧等。,（4）测量力的大小，如测力器和弹簧秤中的弹簧等。,（2）减振和缓冲，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。,类 型,按照所承受的载荷不同,拉伸弹簧,压缩弹簧,弯曲弹簧,扭转弹簧,拉伸弹簧,压缩弹簧,扭转弹簧,表151中列出了弹簧的基本类型。,类 型,

2、按照所承受的载荷不同,拉伸弹簧,压缩弹簧,环形弹簧,螺旋弹簧,弯曲弹簧,盘 簧,板 簧,扭转弹簧,按照弹簧的形状不同,环形弹簧,板 簧,表151 弹簧的基本类型,15.2 圆柱螺旋弹簧,在一般机械中，最常用的是圆柱螺旋弹簧。,15.2.1 圆柱拉、压螺旋弹簧的结构,圆柱螺旋弹簧分压缩弹簧和拉伸弹簧。,图151 压缩弹簧,还有一种两个端面圈并紧但不磨平(代号：Y)。磨平部分不少于圆周长的3/4，端头厚度一般不少于d/8。,压缩弹簧如图15-1所示。通常其两端的端面圈并紧并磨平(代号：Y)。,拉伸弹簧如图15-2所示，其中a和b为半圆形钩和圆环钩；c为可调式挂钩，用于受力较大时。,15.2.2 圆

3、柱螺旋弹簧的几何尺寸,圆柱螺旋弹簧的主要几何尺寸有：弹簧丝直径d、外径 D、内径 D1、中径 D2、节距p、螺旋升角、自由高度（压缩弹簧）或长度（拉伸弹簧）H0。此外还有有限圈数n，总圈数nl。,表152 圆柱形压缩、拉伸螺旋弹簧的几何尺寸计算公式,定义弹簧指数C为弹簧中径D2和簧丝直径d的比值，即：C=D2/d。通常C值在416范围内，可按表15-3选取。弹簧丝直径d相同时，C值小则弹簧中径D2也小，其刚度较大；反之，则刚度较小。,表 15-3 圆柱螺旋弹簧常用弹簧指数C,15.2.3 圆柱螺旋弹簧的特性曲线,弹簧应在弹性极限内工作，不允许有塑性变形。弹簧所受载荷与其变形之间的关系曲线称为弹

4、簧的特性曲线。压缩螺旋弹簧的特性曲线如图154所示。,H0为弹簧未受载时的自由高 度；,Fmin为最小工作载荷，它是使 弹簧处于安装位置的初始载荷；,在弹簧的最大工作载荷Fmax作 用下，弹簧的压缩变形量增至 max。,图中Flim为弹簧的极限载荷， 在其作用下，弹簧高度为Hlim， 变形量为lim，弹簧丝应力达到 了材料的弹性极限。此处，图中 的h=max-min，称为弹簧的工作 行程。,在Fmin的作用下，弹簧从自由 高度H0被压缩到H1，相应的弹簧 压缩变形量为min；,拉伸螺旋弹簧的特性曲线如图1515所示。按卷绕方法的不同，拉伸弹簧分为无初应力和有初应力两种。,无初应力的拉伸弹簧其特性曲线与压缩弹簧的特性曲线相同：有初应力的拉伸弹簧的特性曲线，如图15-5c所示，有一段假想的变形量X，相应的初拉力F0，为克服这段假想变形量使弹簧开始变形所需的初拉力，当工作载荷大于F0时，弹簧才开始伸长。,对于一般拉、压螺旋弹簧的最小工作载荷通常取为Fmin0.2Flim；,因此，为保持弹簧的线性特性，弹簧的工作变形量应取在（0.20.8）lim范围。,对于有初拉力的拉伸弹簧FminF0；,弹簧的工作载荷应小于极限载荷，通常取Fmax0.8Flim,15.3 弹簧常用材料,常用的弹簧材料有：碳素弹簧钢、合金弹簧钢、不锈钢和铜合金材料以及非金属材料。,选用材料