SEU-QRM
SEU-QRM
SEU-QRM
SEU-QRM
SEU-QRM
SEU-QRM
SEU-QRM
SEU-QRM
SEU-QRM
SEU-QRM
14.2 弹簧的材料和制造
14.2.1 弹簧材料
材料要求——具有较高的弹性极限、疲劳极限、冲击韧性、 塑性和良好的热处理工艺性等，冷拔钢有均匀的硬度和良 好的塑性。
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14.3.6 受静载荷弹簧的设计计算
① 选择簧丝材料，弹性模量G就确定了。 ② 根据弹簧的空间条件初步选择弹簧的中径D2 。 ③ 参考表14.6初步确定弹簧指数C与弹簧丝直径d 。
注意两点：第一，C 、d 两个参数是同时确定的， 第二，初步选择弹簧指数C时，宜在表14.6中取居中的数值。 ④ 计算弹簧工作圈数n，继而算出 其他参数。 ⑤ 如果算出的弹簧圈数n符合产品的空间条件，弹簧参数的选 择即告完成； 若出现矛盾，适当调整弹簧指数C等参数，再试算一二次， 即可符合要求。
曲率和切向力对扭应力的影响。
K 0.615 4C 1 C 4C 4
一定条件下簧丝直径
KFC d 1.6
SEU-QRM[ T ]
A
D2/2
14.3.4 弹簧的变形和刚度
8FD23n 8FC 3n
Gd 4
Gd
n——弹簧的有效圈数； G——弹簧的切变模量，表14.2
弹簧的圈数及刚度分别为
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14.3.5 弹簧的稳定性计算
长径比b(=H0/D2)小于下述值时 视为稳定： 弹簧两端均为回转端时b≤2.6； 均为固定端时b≤5.3； 一端固定而另一端回转时b≤3.7。
nt (n0 n 1)d ground
nt (2n 1)d 两端并紧不磨平
H0 td
D D2
D1
弹簧螺旋升角(pitch angle)——
通常取=5~9
弹簧丝长度(entire length)——
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tan1
t
D2
L D2n0 cos
21
14.3.2 弹簧特性曲线 按照结构型式不同，常见的弹簧特性曲线有四种。
弹簧的特性曲线应绘制在弹簧的工作图上，作为检验与试 验的依据之一。同时还可在设计弹簧时，利用特性曲线进22 行载荷与变形关系的分析。
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压 缩 弹 簧 的 特 性 曲 线
SEU-ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱRM
螺
旋
拉
伸
弹
簧
的
特
性
曲
线
SEU-QRM
14.3.3 弹簧的受力和应力
T WT
FQ A
FD2 / 2 F
钢是最常用的弹簧材料。
当受力较小而又要求防腐蚀、防磁等特性时，可以采用有 色金属。
此外，还有用非金属材料制做的弹簧，如橡胶、塑料、软 木及空气等。
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16
20.2.3 弹簧制造
螺旋弹簧的制造工艺过程——①绕制；②钩环制造；③端部 的制作与精加工；④热处理；⑤工艺试验等，重要的弹簧还 要进行强压处理。
螺旋弹簧的绕制方法——冷卷法与热卷法 冷卷——簧丝直径d8mm。卷成后只须低温回火以消除内 应力。 热卷——簧丝直径较大(d>8mm)。卷成后必须进行淬火、中 温回火等处理。
为提高弹簧的承载能力，可强压处理(受载6～48h)。
对于重要的弹簧，还要进行工艺检验和冲击疲劳等试验。
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SEU-QRM
D D2
D1
SEU-QRM
H0 td
H0 td
D2
D1 D
弹簧的自由长度(free length) ——
H0 n n0 0.5d
nt (n0 n 0.5)d nt (2n 0.5)d
Both ends closed and ground
两端并紧磨平
H0 n n0 1d
Closed ends, not
主要弹簧材料及其使用性能——表14.2 许用应力与B有关
实践中应用最广泛的材料——弹簧钢，其品种又有碳素弹 簧钢、低锰弹簧钢、硅锰弹簧钢和铬钒钢等。
碳素弹簧钢丝的抗拉强度极限, B——表14.3 与弹簧丝直
径d有关
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14.2.1 材料选择
应考虑的因素——弹簧的用途、重要程度与所受的载荷性 质、大小、循环特性、工作温度、周围介质等使用条件， 以及加工、热处理和经济性等，以便使选择结果与实际要 求相吻合。
圆柱压簧端部形式
A variety of end treatments or Types of ends——
Plain ends ground. 磨平
(端部并紧不磨平)
Both ends squared.
Closed and
ground ends. 端部并紧磨平
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14.3 圆柱螺旋压缩和拉伸弹簧的设计
n Gd 4 Gd
8FD
3 2
8FC 3
k F Gd 4 Gd
8D23n 8C 3n
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讨论： ① 在D2 、d相同时，弹簧刚度k与有效圈数n成反比，即圈数越少 弹簧越“有劲”，而圈数越多 的弹簧越“软”。 ② 在D2 、n相同时，弹簧刚度k与簧丝直径的四次方d4成正比。因 此，簧丝直径只有少许增加，弹簧刚度就有相当大的提高。 ③ 在d 、n相同时，弹簧刚度k与弹簧中径的三次方D23成反比。因 此，弹簧中径略有增加，弹簧刚度就会有可观的下降。
14.3.1 圆柱弹簧的参数及几何尺寸
圆柱弹簧的主要尺寸——
弹簧丝直径(wire dia.), d 弹簧圈外径(outside dia.), D 弹簧圈内径(inside dia.), D1 弹簧圈中径(mean dia.), D2 节距(pitch), t
螺旋升角(pitch angle),
自由长度(free length), H0
d 3 / 16 d 2 / 4
8FD2
d 3
1
1 K 2C
8FD2
d 3
[ T ]
C=D2/d ——旋绕比是最重要的参数之一。
max
C愈小，其刚度愈大，弹簧愈硬，弹簧内 外侧的应力相差愈大，材料利用率低；反 之弹簧愈软。常用弹簧指数的选取参见表 14.6。
引入曲度系数K——考虑了弹簧丝
第14章 弹簧
Springs
14.1 14.2 14.3
概述 弹簧的材料及制造 圆柱拉簧的设计
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14.1 概述
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弹簧在产品中的应用示例
a)汽车底盘上的叠板弹簧 b)气门弹簧 c)棘轮机构里的片簧 d)条盒转动式发条弹簧 e)电表中的测量弹簧 f)弯片弹簧触点 g)压注油杯 h)油路阀门 i)弹簧夹子