彈簧的功用與類(lèi)型

1、第20章 彈 簧20.1 概 述20.1.1 彈簧的功用與類(lèi)型1彈簧的主要功用彈簧的主要功用有：l 緩沖和減振。如汽車(chē)、火車(chē)車(chē)箱下的減振彈簧，各種緩沖器的緩沖彈簧等；l 控制機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)。如內(nèi)燃機(jī)中的閥門(mén)彈簧，離合器中的控制彈簧等；l 儲(chǔ)存及輸出能量。如鐘表彈簧、槍閂彈簧等；l 測(cè)量力的大小。如彈簧秤，測(cè)力器中的彈簧等。2彈簧的類(lèi)型表201 彈簧的主要類(lèi)型特點(diǎn)及應(yīng)用類(lèi)型承載形式簡(jiǎn) 圖特 點(diǎn) 及 應(yīng) 用螺旋彈簧圓柱形壓縮剛度穩(wěn)定結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，應(yīng)用最廣拉伸扭轉(zhuǎn)在各種裝置中用于壓緊，儲(chǔ)能或傳遞轉(zhuǎn)矩圓錐形壓縮 結(jié)構(gòu)緊湊，穩(wěn)定性好，剛度隨載荷增大而增大，多用需要隨較大載荷和減速振的場(chǎng)合類(lèi) 型承載方式

2、簡(jiǎn) 圖特 點(diǎn) 及 應(yīng) 用其他彈簧蝶形彈簧壓縮 剛度大，緩沖吸振能力強(qiáng)，適用于載荷很大而彈簧的軸向尺寸受限制的場(chǎng)合，如常用作重型機(jī)械、大炮等的緩沖和減振彈簧環(huán)形彈簧壓縮 能吸收較多能量，有很高的緩沖和吸振能力，常用作重型車(chē)輛和飛機(jī)起落架等的緩沖彈簧盤(pán)簧扭轉(zhuǎn) 變形角大，能儲(chǔ)存的能量大，軸向尺寸較水，多用于鐘表、儀器中的儲(chǔ)能彈簧板彈簧彎曲 緩沖和減振性能好，主要用作汽車(chē)、拖拉機(jī)、火車(chē)車(chē)輛等懸掛裝置中的緩沖和減振彈簧20.1.2 彈簧的材料與制造1彈簧的材料和許用應(yīng)力彈簧在工作中常受交變和沖擊載荷，又要求有較大的變形，所以彈簧材料應(yīng)具有高的抗拉強(qiáng)度、彈性極限和疲勞強(qiáng)度。在工藝上要有一定的淬透性、不易脫

3、碳，表面質(zhì)量好。常用彈簧材料的機(jī)械性能及用途見(jiàn)表202和表203。2彈簧的制造螺旋彈簧的制造工藝過(guò)程包括：卷制、掛鉤的制作和端面的精加工、熱處理和工藝性能試驗(yàn)。大量生產(chǎn)時(shí)，是在萬(wàn)能自動(dòng)卷簧機(jī)上卷制；單位及小批生產(chǎn)時(shí)，則在普通車(chē)床或手工制作。彈簧絲直徑小于或等于8mm時(shí)，常用冷卷法，卷前熱處理，卷后要低溫回火。直徑大于8mm時(shí)，采用熱卷（熱卷溫度8001000）法，熱卷后經(jīng)淬火和中溫火處理，彈簧成形后要進(jìn)行表面檢驗(yàn)，表面應(yīng)光潔、無(wú)傷痕、無(wú)脫碳行等缺陷，受變載荷的彈簧，還須經(jīng)噴丸等表面處理，以提高彈簧的疲勞壽命。20.2 圓柱螺旋彈簧設(shè)計(jì) 20.2.1 彈簧的端部結(jié)構(gòu)壓縮彈簧除參加變形的有效圈數(shù)n

4、次外，為了使壓縮彈簧工作時(shí)受力均勻，保證彈簧中心線(xiàn)垂直于端面，彈簧兩端各有3/47/4圈并緊起支承作用，工作時(shí)不參一變形，故稱(chēng)為死圈或支承圈。支承圈端面與彈簧座接觸，最常見(jiàn)的端部結(jié)構(gòu)有并緊磨平的YI型、并緊不磨平的Y型、并緊不磨平的Y型兩種，如圖20-1所示。在重要場(chǎng)合應(yīng)采用YI型，以保證兩支承端面與彈簧的軸線(xiàn)垂直，從而使彈簧受壓力時(shí)不致歪斜。端部磨平部分的長(zhǎng)度不少于3/4圈，簧絲末端厚度一般為d/4（d為鋼絲直徑）。20.2.2 彈簧的特性曲線(xiàn)、應(yīng)力及變形1彈簧的特性曲線(xiàn)彈簧在彈性范圍內(nèi)工作時(shí)，其變形量隨載荷的變化而改變，表示彈簧工作過(guò)程中所受載荷與變形量之間關(guān)系的曲線(xiàn)，稱(chēng)為彈簧的特性曲線(xiàn)。

5、特性典線(xiàn)給設(shè)計(jì)彈簧時(shí)的力分析提供了方便，同時(shí)也是彈簧質(zhì)量檢驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)的重要依據(jù)。在彈性范圍內(nèi)工作的等節(jié)距圓柱螺旋彈簧，其載荷與變形成正比，故特性曲線(xiàn)為一條直線(xiàn)。彈簧受最大工作載荷F2時(shí)，彈簧絲內(nèi)的應(yīng)力不得超過(guò)彈簧材料的許用應(yīng)力。隨極限載荷FS時(shí)，應(yīng)力不得超剪切彈性極限，以免出現(xiàn)塑性變形，故對(duì)FS有一定限制：類(lèi)彈簧FS=1.25F2；、類(lèi)彈簧FS= F2。最小載荷F1一般?。?.10.5）F2。2彈簧的應(yīng)力由截面法分析，得知彈簧絲截面受剪力。F及扭矩T=FD/2，扭矩引起的剪應(yīng)力為若考慮剪力F引起剪應(yīng)力的影響和彈簧絲呈螺旋狀曲率影響，最大剪應(yīng)力發(fā)生在彈簧內(nèi)側(cè)圖20-4（b），其數(shù)值與強(qiáng)度條件應(yīng)為（） 在式（）中，以彈簧的最大工作載荷代替，便可得到按強(qiáng)度條件計(jì)算彈簧鋼絲直徑公式 ，（）拉伸彈簧強(qiáng)度計(jì)算方式與壓縮彈簧相同。3彈簧的變形由材料力學(xué)可知，彈簧受軸向載荷F后產(chǎn)生的變形量為，（）設(shè)計(jì)時(shí)按最大工作載荷F2和相應(yīng)的變形量F2，利用式（17-3）可求出彈簧所需的有效圈數(shù)（）式中G彈簧材料的剪切彈性模量，鋼：80000為了制造方便，當(dāng)n20圈則應(yīng)取n為0.5的倍數(shù)；當(dāng)n20圈應(yīng)取n為整數(shù)。最少有效圈數(shù)為圈，一般不少于3圈。4彈簧的剛度彈簧載荷與對(duì)應(yīng)變形的經(jīng)值稱(chēng)為彈簧風(fēng)度，用k表示，由式（17-3）可得（）由式（20-5）可知為常數(shù)，即載荷與變形成直線(xiàn)