文档介绍：
弹簧的功能
弹簧是一种弹性元件，由于材料的弹性和弹簧的结构特点，它具有多次重复地随外栽荷的大小而做相应的弹性变形，卸载后立即恢复原状的特性。很多机械正是利用弹簧的这一特点来满足特殊要求的。其主要功能有：
（1）减振和缓冲，如车辆的悬挂弹簧，各种缓冲器和弹性联轴器中的弹簧等。
（2）测力，如测力器和弹簧秤的弹簧等。
（3）储存及输出能量，如钟表弹簧，枪栓弹簧，仪表和自动控制机构上的原动弹簧等。
（4）控制运动，如控制弹簧门关闭的弹簧，离合器、制动器上的弹簧，控制内燃机气缸阀门开启的弹簧等。
弹簧的类型、特点和应用
弹簧的分类方法很多，按照所承受的载荷的不同，弹簧可分为拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧和弯曲弹簧等四种；按照形状的不同，弹簧可分为螺旋弹簧、碟形弹簧、环形弹簧、盘形弹簧和板弹簧等；按照使用材料的不同，弹簧可分为金属弹簧和非金属弹簧。各种弹簧的特点、应用见表15—1。
在一般机械中，最常用的是圆柱螺旋弹簧。故本章主要讲述这类弹簧的结构形式、设计理论和计算方法。
弹簧的材料和制造
1、弹簧的材料
弹簧常在变载荷和冲击载荷作用下工作，而且要求在受极大应力的情况下，不产生塑性变形，因此要求弹簧材料具有较高的抗拉强度极限、弹性极限和疲劳强度极限，不易松弛。同时要求有较高的冲击韧性，良好的热处理性能等。常见的弹簧材料有优质碳素钢、合金钢和铜合金。几种主要弹簧材料的使用性能和许用应力见表10-3。
表10—2 弹簧的基本类型、特点和作用
名称
弹簧简图
特点及应用
名称
弹簧简图
特点及应用
圆柱形螺旋弹簧
图(a)承受拉力，图(b)承受压力，结构简单，制造方便，应用最为广泛
碟形弹簧
承受压力，缓冲及减振能力强，常用于重型机械的缓冲和减振装置。
圆柱形螺旋扭转弹簧
承受转矩，主要用于各种装置中的压紧和蓄能
环形弹簧
承受压力，是目前最强的压缩、缓冲弹簧，常用于重型设备，如机车车辆、锻压设备和机械中的缓冲装置。
圆锥形螺旋弹簧
承受压力，结构紧凑，稳定性好，防振能力较强，多用于承受大载荷和减振的场合
盘簧
承受转矩，能储存较大的能量，常用作仪器、钟表中的弹簧。
板弹簧
承受弯曲，变形大，吸振能力强，主要用于汽车、拖拉机和铁路车辆的悬挂装置。
10-3 螺旋弹簧的常用材料和许用应力
材料
许用应力[r]MPa
推荐使用温度/℃
推荐硬度
范围
特点及应用
类别
牌号
Ⅰ类
Ⅱ类
Ⅲ类
碳素弹簧钢丝
B、C、D级
-40-120
价廉易得，热处理后强度较高，但尺寸大了不易淬透，多用于制作小弹簧
合金
钢丝
60SiMn
480
640
800
-40-200
45-50HRC
弹性和回火稳定性好，但易脱碳，适用于制造受重载的大弹簧。
50CrVA
450
600
750
-40-210
有高的疲劳极限，弹性、淬透性和回火稳定性好，常用于制造受变载荷的弹簧
60SiCrVA
570
760
950
45-50
强度高，弹性好，耐高温，适用于承受重载荷的弹簧
不锈
钢丝
4CrI3
450
600
750
-40-300
耐腐蚀，耐高温，适用于受腐蚀介质影响的弹簧
青铜丝
QSi3--1
270
360
450
-40-120
48-53HRC
耐腐蚀，防磁，适用于机械或仪表中的弹簧
QSn4--3
90-100100HRC
在选择材料时，应考虑弹簧的用途、重要性、工作条件（如载荷性质、大小及循环特性，工作温度和周围介质，工作时间等）、加工方法、热处理和经济性等诸多因素。如碳素弹簧钢的价格低，强度高，性能好，广泛用于受静载荷和有限作用次数变载荷的小弹簧；合金钢的强度高，弹性好，耐温高，适用于尺寸较大及承受冲击载荷的弹簧；不锈钢耐腐蚀、耐高温，适用于在腐蚀性介质中工作的弹簧；铜合金的耐腐和抗磁性好，但强度低，适用于受力较小而又要求有耐腐蚀和防磁的弹簧。表10-4为优质碳素弹簧钢丝的尺寸系列和抗拉强度极限，供设计时参考。
非金属弹簧的材料主要是橡胶，另外还有塑料、软木和空气等。
弹簧材料的许用应力与材料种类、载荷性质、热处理方法、弹簧丝尺寸，弹簧的工作条件和重要程度有关，弹簧的许用应力按受变载荷循环次数的情况不同分三类（见表10-3）；循环次数在106以上的重要弹簧（如内燃机阀门弹簧和电磁闸瓦制动弹簧等）为Ⅰ类；循环次数在103-106之间及受冲击载荷的弹簧（如调速器弹簧和一般车辆弹簧等）为Ⅱ类；循环次数在103以下的弹簧（如一般安全阀门弹簧和磨擦式安全离合器