文档介绍：弹簧参考资料
§12-1 概述
弹簧是常见弹性零件，它在受载后产生较大弹性变形，吸收并储存能量。
弹簧有以下关键功效：
(1)减振和缓冲。如缓冲器，车辆缓冲弹簧等。
(2)控制运动。如制动器、离合器和内燃机气门控制弹簧。
(3)储存或释放能量。如钟表发条，定位控制机构中弹簧。
(4)测量力和力矩。用于测力器、弹簧秤等。
按弹簧受力性质不一样，弹簧关键分为：
拉伸弹簧，压缩弹簧，扭转弹簧和弯曲弹簧。
按弹簧形状不一样又可分为螺旋弹簧、板弹簧、环形弹簧、碟形弹簧等。
另外还有空气弹簧、橡胶弹簧等。
§12-2 圆柱拉、压螺旋弹簧设计
一、圆柱形拉、压螺旋弹簧结构、几何尺寸和特征曲线
1、弹簧结构
(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3/4，端头厚度通常不少于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、关键几何尺寸
弹簧丝直径d、外径D、内径、中径、节距p、螺旋升角a、自由高度(压缩弹簧)或长度(拉伸弹簧)，图12-3。另外还有有限圈数n，总圈数，几何尺寸计算公式见表12-1。
(a) (b)
图12-3 圆柱形拉、压螺旋弹簧参数
表12-1 圆柱形压缩、拉伸螺旋弹簧几何尺寸计算公式
名称和代号
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/mm
D2=Cd
弹簧内径D1/mm
D1=D2-d
弹簧外径D/mm
D=D2+d
弹簧指数C
C=D2/d 通常4≤C≤6
螺旋升角g/°
对压缩弹簧，推荐g＝5°～9°
有效圈数n
由变形条件计算确定 通常n>2
总圈数n1
压缩n1＝n＋(2~)；拉伸n1＝n
n1＝n＋(～2)(YⅠ型热卷)；n1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+d
n1＝n＋2时，H0＝np+
n1＝n＋，H0＝np+2d
两端圈不磨平n1＝n＋2时，H0＝np+3d
n1＝n＋，H0＝np+
LI型H0＝(n+1)d+D1
LⅡ型H0＝(n+1)d+2D1
LⅦ型H0＝(n+)d+2D1
工作高度或长度Hn/mm
Hn＝H0－λn
Hn＝H0+λn，λn－变形量
节距p/mm
p＝d
间距d /mm
d ＝p－d
d ＝0
压缩弹簧高径比b
b＝H0/D2
展开长度L/mm
L=pD2n1/cosg
L=pD2n+钩部展开长度
弹簧指数C：弹簧中径D2和簧丝直径d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选择。
表12-2 圆柱螺旋弹簧常见弹簧指数C
弹簧直径d/mm
～
～1
～
～6
7～16
18～42
C
7～14
5～12
5～10
4～10
4～8
4～6
3、特征曲线
弹簧所受载荷和其变形之间关系曲线称为弹簧特征曲线。
(1)压缩弹簧
其特征曲线图12-4所表示。
图中H0为弹簧未受载时自由高度。Fmin为最小工作载荷，它是使弹簧处于安装位置初始载荷。在Fmin作用下，弹簧从自由高度H0被压缩到H1，对应弹簧压缩变形量为λmin。在弹簧最大工作载荷Fmax作用下，弹簧压缩变形量增至λmax。图中Flim为弹簧极限载荷，在其作用下，弹簧高度为Hlim，变形量为λlim，弹簧丝应力达成了材料弹性极限。另外，图中h=λmax-λmin，称为弹簧工作行程。
图12-4 圆柱螺旋压缩弹簧特征曲线 图12-5 圆柱螺旋拉伸弹簧特征曲线
(2)拉伸弹簧
其特征曲线图12-5所表示。
按卷绕方法不一样，拉伸弹簧分为无初应力和有初应力两种。无初应力拉伸弹簧其特征曲线和压缩弹簧特征曲线相同。有初应力拉伸弹簧特征曲线，图12-5c所表示。有一