機械設計CH16

1、第十六章 彈性元件 16-1 概述16-2 圓柱螺旋彈簧的結構、制造、材料及許用應力16-3 圓柱螺旋壓縮（拉伸）彈簧的設計計算16-4 圓柱螺旋扭轉彈簧的設計計算16-5 其它類型彈簧簡介概述第一節(jié) 概述一、彈性元件的分類和應用一、彈性元件的分類和應用 彈簧是一種彈性的元件，它具有剛度小、變形大、在載荷作用下易產生較大彈性變形等特點，在各類機械中應用十分廣泛。彈簧的分類彈簧的分類按彈簧承受的載荷分：拉伸彈簧壓縮彈簧扭轉彈簧彎曲彈簧按照彈簧的形狀分：螺旋彈簧是用彈簧絲卷繞制成的，由于制造簡便，所以應用最廣。在一般機械中，最常用的是圓柱螺旋彈簧。 彈簧的主要功用有：控制機構的運動、緩沖和減振、儲

2、存能量、測力以及改變機器的自振頻率等。螺旋彈簧碟形彈簧板簧盤簧異型彈簧環(huán)形彈簧各類彈簧 （1）控制機構的位置和運動（2）緩沖及吸振（3）儲存能量（4）測量力和力矩 按照性質不同可分為：壓縮彈簧、拉伸彈簧、扭轉彈簧和彎曲彈簧按外形不同又可分為：螺旋彈簧、碟形簧、環(huán)形簧、盤彈簧和板簧 彈簧的類型二、彈性元件的特性1、彈簧特性線和剛度第一節(jié) 概述彈簧特性線表示彈簧載何與變形量之間的關系曲線彈簧的剛度彈簧的載荷變化量與變形變化量之比，以k表示 拉壓彈簧 扭轉彈簧 ddFk ddTk彈簧特性線呈直線的，其剛度為常數(shù)，稱為定剛度彈簧；當特性線呈折線或曲線時，其剛度是變化的，稱為變剛度彈簧。 FOADCB第

3、一節(jié) 概述圓柱螺旋彈簧的結構制造材料1第二節(jié) 圓柱螺旋彈簧的結構、制造、材料及許用應力一、圓柱螺旋彈簧的結構形式圓柱螺旋壓縮彈簧 圓柱螺旋拉伸彈簧二、圓柱螺旋彈簧的制造詳細介紹卷制掛鉤的制作或端面圈的精加工熱處理工藝試驗及強壓處理。 螺旋彈簧的制造工藝包括：詳細介紹詳細介紹圓柱螺旋彈簧的結構制造材料2三、彈簧的材料及許用應力為了使彈簧能夠可靠地工作，彈簧材料必須具有高的彈性極限和疲勞極限，同時應具有足夠的韌性和塑性，以及良好的可熱處理性。1常用彈簧鋼 2材料選擇許用應力選擇彈簧材料時，應考慮其用途、使用條件(載荷性質、大小及循環(huán)特性、工作持續(xù)時間、工作溫度等)以及加工、熱處理和經濟性等因素。碳

4、素彈簧鋼(如65、70鋼)：價格便宜、來源方便，但彈性極限低；低錳彈簧鋼(如65Mn)：淬透性好、強度較高，淬火后易產生裂紋；硅錳彈簧鋼(如60Si2MnA)：彈性極限高，回火穩(wěn)定性好，力學性能良好；鉻釩鋼(如50CrVA)：耐疲勞和抗沖擊性能好，價格貴，用于要求高的場合。第二節(jié) 圓柱螺旋彈簧的結構、制造、材料及許用應力普通圓柱螺旋彈簧的主要幾何尺寸：外徑D 2、中徑D、內徑D1、節(jié)距p、螺旋升角 、彈簧絲直徑d。圓柱螺旋拉壓彈簧計算1一 幾何參數(shù)計算詳細介紹壓縮彈簧拉伸彈簧 第二節(jié) 圓柱螺旋彈簧的結構、制造、材料及許用應力圓柱螺旋拉壓彈簧計算2第三節(jié) 圓柱螺旋壓縮(拉伸)彈簧的設計計算三、圓

5、柱螺旋彈簧受載時的應力及變形 圓柱螺旋彈簧受壓或受拉時，彈簧絲的截面上主要受到橫向剪力和扭矩。下面以壓縮彈簧承受軸向載荷的情況進行分析。二、特性曲線 彈簧應具有經久不變的彈性。在設計彈簧時，應使其工作應力在彈性極限范圍內。表示彈簧載荷和變形的關系曲線稱為特性曲線。彈簧的特性曲線作為檢驗和試驗時的依據(jù)之一，通常應繪制在彈簧的工作圖中。拉伸彈簧特性曲線壓縮彈簧特性曲線D/2FFT=FD2d 彈簧的受力分析 彈簧絲的應力分析 彈簧的變形與剛度分析 四、圓柱螺旋壓縮（拉伸）彈簧的設計設計方法和步驟: 1) 根據(jù)工作情況及具體條件選定材料；2) 選擇旋繞比C，通?？扇 5 8，并算出補償系數(shù)K值；3)

6、 根據(jù)安裝空間初設彈簧中徑D，由C值估取彈簧絲直徑d，并查取彈簧絲 的許用應力；4) 試算彈簧絲直徑d5) 根據(jù)變形條件求出彈簧工作圈數(shù)：對于有預應力的拉伸彈簧對于壓縮彈簧或無預應力的拉伸彈簧6) 檢查D2、D1、H0是否符合安裝要求等;7) 驗算： KCFdmax6 . 1max30max)(8CFFGdnmax3max8CFGdn 圓柱螺旋拉壓彈簧計算3強度驗算振動驗算穩(wěn)定性驗算第二節(jié) 圓柱螺旋彈簧的結構、制造、材料及許用應力圓柱螺旋扭轉彈簧計算1第四節(jié) 圓柱螺旋扭轉彈簧的設計計算一、圓柱螺旋扭轉彈簧的結構及特性曲線二、圓柱螺旋扭轉彈簧受載時的應力及變形扭轉彈簧主要用于壓緊、儲能或傳遞扭矩。1圓柱螺旋扭轉彈簧的結構2圓柱螺旋扭轉彈簧的特性曲線詳細介紹minmaxlimTTlimTmaxTmin圓柱螺旋扭轉彈簧工作時，彈簧絲主要承受彎曲應力作用。應力與變形分析詳細介紹圓柱螺旋扭轉彈簧計算2 設計方法和步驟: 1) 根據(jù)工作情況及具體條件選定材料及許用應力；2) 選擇旋繞比C，并算出補償系數(shù) K1值； 3)試算彈簧絲直徑dbTKd1 . 0max14) 根據(jù)變形條件求出彈簧工作圈數(shù)：TDEIn1805）計算彈簧絲長度：hLDnL檢查各尺寸是否合適； 三、圓柱螺旋扭轉彈簧的設計 已知彈簧的最