文档介绍：主要内容1、弹簧的功用和类型,材料及制造。2、圆柱螺旋弹簧的基本几何参数,特性曲线和刚度。3、圆柱形压缩(拉伸)螺旋弹簧的设计。基本要求1、了解弹簧的功用、种类、材料和制造。2、了解弹簧的工作特点、特性曲线、刚度和稳定性的概念。3、掌握圆柱形压缩(拉伸)螺旋弹簧的结构、受力分析、强度计算、刚度计算和几何尺寸计算。重点难点1、圆柱螺旋弹簧的基本几何参数,特性曲线和刚度。2、圆柱形压缩(拉伸)螺旋弹簧的设计。§12-1 概述弹簧是常用的弹性零件,它在受载后产生较大的弹性变形,吸收并储存能量。弹簧有以下的主要功能:(1)减振和缓冲。如缓冲器,车辆的缓冲弹簧等。(2)控制运动。如制动器、离合器以及内燃机气门控制弹簧。(3)储存或释放能量。如钟表发条,定位控制机构中的弹簧。(4)测量力和力矩。用于测力器、弹簧秤等。按弹簧的受力性质不同,弹簧主要分为:拉伸弹簧,压缩弹簧,扭转弹簧和弯曲弹簧。按弹簧的形状不同又可分为螺旋弹簧、板弹簧、环形弹簧、碟形弹簧等。此外还有空气弹簧、橡胶弹簧等。§12-2 圆柱拉、压螺旋弹簧的设计一、圆柱形拉、压螺旋弹簧的结构、几何尺寸和特性曲线1、弹簧的结构(1)压缩弹簧(图12-1)A、YI型:两端面圈并紧磨平B、YⅢ型:两端面圈并紧不磨平。磨平部分不少于圆周长的3/4,端头厚度一般不少于d/8。(a)YⅠ型        (b)YⅡ型图12-1 压缩弹簧(2)拉伸弹簧(图12-2)A、LI型:半圆形钩B、LⅡ型:圆环钩C、LⅦ型:可调式挂钩,用于受力较大时图12-2 拉伸弹簧2、主要几何尺寸弹簧丝直径d、外径D、内径、中径、节距p、螺旋升角、自由高度(压缩弹簧)或长度(拉伸弹簧),如图12-3。此外还有有效圈数n,总圈数,几何尺寸计算公式见表12-1。表12-1圆柱形压缩、拉伸螺旋弹簧的几何尺寸计算公式名称与代号压缩螺旋弹簧拉伸螺旋弹簧弹簧直径d/mm由强度计算公式确定弹簧中径D2/mmD2=Cd弹簧内径D1/mmD1=D2-d弹簧外径D/mmD=D2+=D2/d 一般4≤C≤6螺旋升角γ/°对压缩弹簧,推荐γ=5°~9°有效圈数n由变形条件计算确定一般n>2总圈数n1压缩n1=n+(2~);拉伸n1=nn1=n+(~2)(YⅠ型热卷);n1的尾数为1/4、1/2、3/4或整圈,推荐1/2圈自由高度或长度H0/mm两端圈磨平n1=n+,H0=np+dn1=n+2时,H0=np+=n+,H0=np+2d两端圈不磨平n1=n+2时,H0=np+3dn1=n+,H0=np+ H0=(n+1)d+D1LⅡ型H0=(n+1)d+2D1LⅦ型 H0=(n+)d+2D1工作高度或长度Hn/mmHn=H0-λnHn=H0+λn,λn-变形量节距p/mm p=d间距δ/mmδ=p-dδ=0压缩弹簧高径比bb=H0/D2 展开长度L/mmL=πD2n1/cosγL=πD2n+钩部展开长度   (a)         (b)图12-3 圆柱形拉、压螺旋弹簧的参数弹簧指数C:弹簧中径D2和簧丝直径d的比值即:C=D2/d。弹簧丝直径d相同时,C值小则弹簧中径D2也小,其刚度较大。反之则刚度较小。通常C值在4~16范围内,可按表12-2选取。表12-2 圆柱螺旋弹簧常用弹簧指数C弹簧直径d/~~~~67~1618~42C7~145~125~104~104~84~6       3、特性曲线弹簧所受载荷与其变形之间的关系曲线称为弹簧的特性曲线。(1)压缩弹簧其特性曲线如图12-4所示。图中H0为弹簧未受载时的自由高度。Fmin为最小工作载荷,它是使弹簧处于安装位置的初始载荷。在Fmin的作用下,弹簧从自由高度H0被压缩到H1,相应的弹簧压缩变形量为λmin。在弹簧的最大工作载荷Fmax作用下,弹簧的压缩变形量增至λmax。图中Flim为弹簧的极限载荷,在其作用下,弹簧高度为Hlim,变形量为λlim,弹簧丝应力达到了材料的弹性极限。此外,图中的h=λmax-λmin,称为弹簧的工作行程。图12-4 圆柱螺旋压缩弹簧的特性曲线    图12-5 圆柱螺旋拉伸弹簧的特性曲线(2)拉伸弹簧其特性曲线如图12-5所示。按卷绕方法的不同,拉伸弹簧分为无初应力和有初应力两种。无初应力的拉伸弹簧其特性曲线与压缩弹簧的特性曲线相同。有初应力的拉伸弹簧的特性曲线,如图12-5c所示。有一段假想的变形量x,相应的初拉力F0,为克服这段假想变形量使弹簧开始变形所需的初拉力,当工作载荷大于F0时,弹簧才开始伸长。对于一般拉、压螺旋弹簧的最小工作载荷通常取为Fmin≥,对于有初拉力的拉伸弹簧Fmin>F0;弹簧的工作载荷应小于极限载荷,通常取