特点：弯曲应力小。适用于变载荷 的场，但成本较高。
拉伸弹簧的结构尺寸计算与压缩弹簧相同。
二、弹簧的制造 制造过程：卷绕、端面加工(压簧)或拉钩制作（拉簧 或扭簧）、热处理和工艺性试验。
冷卷：d<10 mm → 低温回火，消除应力 热卷：d≥ 10 mm，卷制温度：800~1000℃ → 淬火、回火 ▲ 对于重要压缩弹簧，为了保证承载面与轴线垂直， 强压处理：将弹簧预先压缩到超过材料的屈服极限， 端部应磨平 并保持一定时间后卸载，使簧丝表面层产生与工作应
除油→酸洗→镀锌→ 蓝色 防锈(视产品要求) 5μ m 以上 镀锌 发蓝 6 (Zn) 五彩 除油→酸洗→镀锌→ 五彩(赤橙 防锈(视产品要求) 5μ m 以上 锌 发五彩 黄绿青) 白锌 除油→酸洗→镀锌→ 烘干 白色 防锈(视产品要求) 5μ m 以上
三 拉伸(压缩)弹簧的设计计算
λmax t 间距: δ ≥ 节距：t = d +δ 0.8n H0 λmax --最大变形量。F2为最大载荷 π D2 通常 t≈(0.3~0.5)D2 , α=5˚~9˚ πD2 n1 弹簧丝的展开长度: L= cosα 自由高度: Hs Hs 两端并紧不磨平结构： H0=nδ +(n1+1)d 对于两端并紧磨平结构 并紧高度： Hs = H0=nδ +(n1-0.5)d 螺旋升角： α=arctg
n为有效圈数
为使工作平稳，n1的尾数 取1/2
磨平
不磨平
2、 a) b) c)
拉伸弹簧 各圈相互并紧δ =0； 制作完成后具有初拉力； 端部做有拉钩，以便安装和加载。
拉钩形式：半圆钩环型、圆钩环型、 改进后的结构 转钩、可调转钩。
特点：结构简单、制造容易、但弯曲应力 大。应用于中小载荷与不重要的场合。
白色
弹簧电镀相关资料
弹簧电镀相关资料
N O 表面处理 5 镀锡(Sn) 黑锌 蓝锌 简单工艺介绍 除油→酸洗→镍底→ 镀锡 除油→酸洗→镀锌→ 发黑 镀后颜色 亮白色 黑色 用途 镀层厚度 盐雾试验标准 24H以上 2H 2H 2H 2H
便于焊锡，导电性 3~5μ m 一般。 防锈(视产品要求) 5μ m 以上
按形状分 分类 螺旋弹簧 按受载分 环形弹簧 碟形弹簧 平面涡圈弹簧 仪表中储能用 板弹簧
潘存云教授研制
圆柱形 截锥形 拉伸弹簧 压缩弹簧 扭转弹簧
特种弹簧
潘存云教授研制
二 圆柱螺旋弹簧的结构、制造方法、 材料及许用应力
一、圆柱螺旋弹簧的结构形式 1、圆柱螺旋压缩弹簧
变形用
压缩弹簧在自由状态下，各圈之间留有一定间距δ 。 支承圈或死圈----两端有3/4~5/4圈并紧，以使弹簧站 立平直，这部分不参与变形。 磨平长度不小于3/4圈，端部厚度近似为d/4 端部磨平----重要弹簧 d/4 端部不磨平---- 一般用途 δ 压缩弹簧的总圈数： n1 = n+(1.5~2.5)
F F max min 0 lim Fmin F0 Fmax Flim
潘存云教授研制
三、弹簧受载时的应力与变形 F D2/2 1、簧丝受力分析 B 弹簧受轴向载荷F时，作用 A 在轴向截面A-A上的力有： α 轴向力： F F F” 扭矩： T=F· D2/2 α B 在法面B-B上的力有： A 横向力: F” =Fcosα A-A 轴向力: F’ =Fsinα T 扭矩： T’=Tcosα 弯矩： M=Tsinα ∵ α =5˚ ~9˚ ∴ sinα≈ 0, cos α≈ 1 F 故截面B-B上的载荷可近似取为： 扭矩： T’=F· D2/2 横向力：F
H0
弹簧势能 E
自由高度
2、拉伸弹簧的特性曲线 a)没有预应力
F
Fmax
Flim
特性曲线通 Fmin 过坐标原点 λmin
λ
λmax λlim F F max min lim Fmin Fmax Flim
潘存云教授研制
Flim 2、拉伸弹簧的特性曲线 Fmax F 特性曲线不通 b)有预应力 过坐标原点。 F min 若工作载荷小于克服预应 力所需的初拉力F0，则弹簧 F0 λ λmin 不会变形；只有当F>F0时弹 λmax 簧才开始变形。 λlim
F2 λmax δ
一、几何尺寸计算
t
α
D2
(n1+1)d (n1-0.5)d
圆柱螺旋弹簧几何尺寸计算
单位：mm 参数名称及代号 中径D 内径D1 外径D2 旋绕比C 压缩弹簧厂细比b b=H0/D2 计算公式 压缩弹簧 D=Cd D1=D-d D2=D+d C=D/d 拉伸弹簧 备 注
取标准值
b在1~5.3的范围选取
两端并紧，磨平； H0≈pn+(1.5~2)d 自由高度或长度H0 两端并紧，不磨平； H0≈pn+(3~3.5)d 工作高度或长度 H1 H1 …….H1 Hn = H0 +λn
H0 =nd+Hh
Lh为钩环展开长度
Hn = H 0 + λn
λn ---工作变形量
有效圈数n
Gd 有预应力的拉伸弹簧 n=---------λmax 8(Fmax-F0) 压缩弹簧或 Gd λ 无预应力的拉伸弹簧 n=--------8FmaxC3 max
n〉2
续表
参数名称及代号
圆柱螺旋弹簧几何尺寸计算
单位：mm
计算公式 压缩弹簧 拉伸弹簧 备 注
总圈数n1
冷卷： n1=n+(2~2.5) YII型热卷： n1=n+(1.5~2) p=(0.28~0.5)D δ =p-d π Dn1 L=----cosα
n1=n
拉伸弹簧n1尾数为1/4、 1/2、3/4、整圈，推 荐用1/2圈
弹簧的许用应力主要取决材料品质、热处理方法、载荷性质、 弹簧的工作条件和重要程度，以及簧丝的尺寸等
在选取材料和确定许用材料试,如下情况应适当调整 A 对重要弹簧,其损坏对整个机器有重大影响时,许用应 力应适当降低 B 经强压处理的弹簧,能提高其疲劳极限,对改善载荷下 的松弛有明显效果,可是适当 提高许用应力 C 经喷丸处理的弹簧,能适当提高疲劳强度或疲劳寿命, 其许用应力可提高20% D 工作温度超过60° c 时应对其切变模量进行修正,其 修正公式 Gt=Kt*G G 常温下的切变模量 Gt 工作温度下的切变模量 Kt 温度修正系数
24H以上
24H以上 连续喷8H,WKS IJL 16H(欧230标 准)24H以上 JIS 3H(连续喷雾) JIS 3H(连续喷雾)
3
镀银(Ag)
银色
4
除油→酸洗→打铜底 电解 (必要时)→镀镍(滚镀) 镀镍 (Ni) 无电 除油→酸洗→镍底(镍 解 磷合金化学分解)
白色
防腐性佳，焊锡， 3~5μ m 导电耐磨性。 耐蚀性好(较电解) 镀层均匀。 3~5μ m
QSi3-1 QSn4-3
450
270 270
600
360 360
750
450 450
耐腐蚀，耐高温， –40~300 48~53HRC 潘存云教授研制 适用于做较大的 弹簧
–40~120 90~100HBS 耐腐蚀，防磁好
表16—2 碳素弹簧钢丝的抗拉强度极限
钢丝直径 d/ mm 组 别
0.2 0.3 0.5 0.8 1.0 1.2 1.6 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 6.0 8.0
F
压缩弹簧的 特性曲线
λ
F1
F2 Flim
潘存云教授研制
最小工作载荷: Fmin=（0.1~0.5）Fmax 最小变形--- λmin
最大工作载荷--- Fmax 在Fmax的作用下，τ
弹簧在安装位置所受压 力，它能使弹簧可靠地 稳定在安装位置上。
F Fmin
Fmax
Ek arctg
Flim
压缩弹簧的 特性曲线
0.4σB 640
0.5σB 800
–40~120
弹性和回火稳定性 –40~200 45~50HRC 好，易脱碳，用于 制造受重载的弹簧。
有高的疲劳极限， 弹性、淬透性和回 –40~210 45~50HRC 火稳定性好，常用 于承受变载的弹簧
合金弹 簧钢丝
50CrVA
450
600
750
4Cr13 青铜丝
表16—1 螺旋弹簧的常用材料和许用应力
材 料
许用切应力 / MPa
[τI] [τII]
名 称
牌号 Ⅰ类弹簧 Ⅱ类弹簧 Ⅲ类弹簧 温度℃
[τIII]
推荐使用 推荐硬度 特性及用途 范围
强度高，性能好， 但尺寸大了不易淬 透，只适用于小弹 簧。
碳素弹簧 钢丝Ⅰ, 65、70 0.3σB Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ 60Si1Mn 480
选用原则： 充分考虑载荷条件（载荷的大小及性质、工作温 度和周围介质的情况）、功用及经济性等因素。一般 应优先采用碳素碳簧钢丝。 2、弹簧的许用应力 弹簧按载荷分为三类： I类弹簧： 受变载荷作用次数>106，或很重要的弹簧。 II类弹簧：受变载荷作用次数在103 ~ 105 ，或受冲击 载荷的弹 簧，或受静载荷的重要弹簧。 III类弹簧：受变载荷作用次数在<103 ，或受静载荷 的弹簧。
经强压处理可提高承载能力。
力相反的残余应力，受载时可抵消一部分工作应力。
▲ 拉伸弹簧，为了便于联接与加载，两端制有拉构。
工艺试验包括：耐冲击、疲劳等试验。
三、弹簧的材料及许用应力 1、弹簧的材料 要求：高的弹性极限、疲劳极限、一定的冲击韧性、 塑性和良好的热处理性能。 材料：优质碳素弹簧钢、合金弹簧钢、有色金属合金。 碳素弹簧钢：含碳量在0.6~0.9%之间，如65、70、85 优点：容易获得、价格便宜、热处理后具有较高的强 度，适宜的韧性和塑性。 缺点：当d>12 mm，不易淬透，故仅适用于小尺寸的 弹簧。 合金弹簧钢：硅锰钢、铬钒钢。 优点：适用于承受变载荷、冲击载荷或工作温度较高 的弹簧。 有色金属合金：硅青铜、锡青铜、铍青铜。