文档介绍：第16章弹簧
§16-1 弹簧概述
§16-2 圆柱螺旋弹簧的结构、制造、
材料及许用应力
§16-5 其它弹簧简介
§16-3 圆柱螺旋拉压弹簧的设计计算
§16-4 圆柱螺旋扭转弹簧的设计计算
广西工学院专用作者: 潘存云教授
工作特点:弹簧在外力作用下能产生较大的弹性变形,
在机械设备中被广泛用作弹性元件。
功用:
1. 控制机构运动或零件的位置; 如凸轮机构、离合器、阀门等;
§16-1 弹簧的功用和类型
3. 存储能量; 如钟表仪器中的弹簧;
4. 测量力的大小;如弹簧秤中的弹簧
螺旋
弹簧
圆柱形
截锥形
按形状分
按受载分
拉伸弹簧
压缩弹簧
扭转弹簧
5. 改变系统的自振频率。
分类
2. 缓冲吸振; 如车辆弹簧和各种缓冲器中的弹簧;
广西工学院专用作者: 潘存云教授
本章内容
分类
螺旋弹簧
圆柱形
截锥形
按形状分
按受载分
拉伸弹簧
压缩弹簧
扭转弹簧
环形弹簧
平面涡圈弹簧仪表中储能用
板弹簧
碟形弹簧
潘存云教授研制
潘存云教授研制
广西工学院专用作者: 潘存云教授
§16-2 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
压缩弹簧在自由状态下,各圈之间留有一定间距δ。
潘存云教授研制
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。
不磨平
磨平
端部磨平——重要弹簧
端部不磨平——一般用途
磨平长度不小于3/4圈,端部厚度近似为d/4
d/4
压缩弹簧的总圈数:
n1 = n+(~)
为使工作平稳,n1的尾数取1/2
变形用
n为有效圈数
圆柱螺旋压缩弹簧
广西工学院专用作者: 潘存云教授
潘存云教授研制
拉伸弹簧
(1)各圈相互并紧δ=0;
(2)制作完成后具有初拉力;
(3)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、转钩、可调转钩。
潘存云教授研制
改进后的结构
拉伸弹簧的结构尺寸计算与压缩弹簧相同。
潘存云教授研制
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。
特点:弯曲应力小。适用于变载荷的场,但成本较高。
广西工学院专用作者: 潘存云教授
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。
潘存云教授研制
冷卷:d<10 mm
热卷:d≥ 10 mm,卷制温度:800~1000℃
低温回火,消除应力
淬火、回火
经强压处理可提高承载能力
强压处理:将弹簧预先压缩到超过材料的屈服极限,并保持一定时间后卸载,使簧丝表面层产生与工作应力相反的残余应力,受载时可抵消一部分工作应力。
▲对于重要压缩弹簧,为了保证承载面与轴线垂直,端部应磨平
▲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
广西工学院专用作者: 潘存云教授
三、弹簧的材料及许用应力
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。
弹簧的材料
碳素弹簧钢: % ~%之间,如65、70、85
合金弹簧钢:硅锰钢、铬钒钢。
有色金属合金:硅青铜、锡青铜、铍青铜。
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。
优点:适用于承受变载荷、冲击载荷或工作温度较高
的弹簧。
广西工学院专用作者: 潘存云教授
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。
弹簧的许用应力
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
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。
广西工学院专用作者: 潘存云教授
潘存云教授研制
表16-1 螺旋弹簧的常用材料和许用应力
材料
名称
牌号
65、70 –40~120
碳素弹簧
钢丝Ⅰ,
Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ
60Si1Mn 480 640 800 –40~200 45~50HRC
合金弹
簧钢丝
Ⅰ类弹簧
[τI]
青铜丝
Ⅱ类弹簧