文档介绍：弹簧设计教程
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学习要求:
学习本本章要求:了解弹簧的功功能、种类和和结构构形式;了解弹簧的常用制制造工艺、制制造材材
料及许用应力力;掌握圆柱柱拉伸、压缩螺旋弹簧的应力力分析析和和变形分析析方法;掌握圆柱柱拉伸、
压缩螺旋弹簧的设计计算和和特性曲线;掌握弹簧的主要参数的选择原则;了解其它弹簧的结
构构和和应用。

本本章主要内容:::
概述
圆柱柱螺旋弹簧的结构构、制制造、材材料及

许用应力力
圆柱柱螺旋压缩(拉伸)弹簧的设计计

算

概述
弹簧是一种弹性元件,它可以在载荷作用下产生较大的弹性变形。弹簧在各
类机机械中应用十分广泛,主要用于:
1)控制制机机构构的运动动,如制制动动器、离合器中的控制制弹簧,内燃机机气缸的阀门
弹簧等。
2)减振和和缓冲,如汽车、火车车厢下的减振弹簧,以及各种缓冲器用的弹
簧等。
3)储存及输出能量,如钟表弹簧、枪枪闩弹簧等。
4) 测量力力的大小,如测力力器和和弹簧秤中的弹簧等。
按照所承受的载荷不同,弹簧可以分为拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧和和弯
曲弹簧四种;而按照弹簧的形状不同,又可分为螺旋弹簧、环形弹簧、碟形弹簧、
板板簧和和盘簧等。下表中列出了弹簧的基本本类型。
弹簧的基本本类型
按形状分\按载荷
拉伸压缩扭转弯曲
分
圆柱柱
螺旋圆柱柱
圆锥螺圆柱柱螺旋扭转弹
拉伸螺旋
旋压缩簧
弹簧压缩
弹簧
弹簧
螺旋形

环形弹
簧涡卷形盘簧
碟形弹簧
板板簧
其他形

组装动动
画

螺旋弹簧是用弹簧丝卷绕制制成的,由于制制造简便,所以应用最广。在一般机机
械中,最常用的是圆柱柱螺旋弹簧。故本本章主要讲述这类弹簧的结构构形式、设计理
论和和计算方法,其它类型的弹簧只略作介绍。
圆柱柱螺旋弹簧的结构构、、、制制造、制制造、、、材材料及、材材料及
许用应力力
(((一(一一一)) 圆柱柱螺旋弹簧的结构构形式
1. 圆柱柱螺旋压缩弹簧
如下左图所示,弹簧的节距为 p,在自由状态下,各圈之间应有适当的间距
δ,以便弹簧受压时,有产生相应变形的可能。为了使弹簧在压缩后仍能保持一
定的弹性,设计时还应考虑在最大载荷作用下,各圈之间仍需保留一定的间距
δ1。δ1 的大小一般推荐为: δ1= d≥
式中 d 为弹簧丝的直径。
圆柱柱螺旋压缩弹簧
圆柱柱螺旋压缩弹簧的端面圈
动动画演示
弹簧的两个端面圈应与邻圈并紧(无间隙),只起支承作用,不参与变形,故
称为死圈。当弹簧的工作圈数 n≤7 时,弹簧每端的死圈约为圈;n>7 时,
每端的死圈约为 1~ 圈。这种弹簧端部的结构构有多种形式(上右图)最常用的
有两个端面圈均与邻圈并紧且磨平的 YI 型(图 a)、并紧不磨平的 YIII 型(图 c)
和和加加热卷绕时弹簧丝两端锻扁且与邻圈并紧(端面圈可磨平,也可不磨平)的 YII
型(图 b) 三种。在重要的场合,应采用 YI 型,以保证两支承端面与弹簧的轴线
垂直,从而使弹簧受压时不致歪斜。弹簧丝直径 d≤ 时,弹簧的两支承端
面可不必磨平。d> 的弹簧,两支承端面则需磨平。磨平部分应不少于圆周周
长的 3/4。端头厚度一般不小于 d/8,端面粗糙度应低于。
圆柱柱螺旋弹簧的结构构、、、制制造、制制造、、、材材料及、材材料及
许用应力力
222. 2...圆柱柱螺旋拉伸弹簧圆柱柱螺旋拉伸弹簧
如下左图所示,圆柱柱螺旋拉伸弹簧空载时,各圈应相互并拢。另外,为了节
省轴向工作空间,并保证弹簧在空载时各圈相互压紧,常在卷绕的过程中,同时
使弹簧丝绕其本本身的轴线产生扭转。这样制制成的弹簧,各圈相互间即具有一定的
压紧力力,弹簧丝中也产生了一定的顶应力力,故称为有预应力力的拉伸弹簧。这种弹
簧一定要在外加加的拉力力大于初拉力力 P0 后,各圈才开始分离,故可较无预应力力的
拉伸弹簧节省轴向的工作空间。拉伸弹簧的端部制制有挂钩,以便安装和和加加载。挂
钩的形式如下右图所示。其中 LI 型和和 LII 型制制造方便,应用很广。但因在挂钩
过渡处产生很大的弯曲应力力,故只宜用于弹簧丝直径 d≤l0mm 的弹簧中。LVII、
LVIII 型挂钩不与弹簧丝联成一体,故无前前述过渡处的缺点,而且这种挂钩可以
转到到任意方向,便于安装。在受力力较大