文档介绍：弹簧设计和计算
一 .弹簧按工作特点分为三组
I组：受动负荷（即受力忽伸忽缩，次数很多）的弹簧，而且当弹簧损坏后将引 :发动机的阀门弹簧、摩擦离合器弹簧、电磁制动 器弹簧等。
II组：受静负荷或负荷均匀增加的弹簧，例如安全阀和减压阀的弹簧，制动 器和传动装置的弹簧等。
III组：不重要的弹簧，例如止回阀弹簧手动装置的弹簧，门弹簧和沙发弹簧 等。
按照制造精度分为三级
1级精度：受力变形量偏差为±5%的弹簧，例如调速器和仪器等需要准确调 整的弹簧。
2级精度：受力变形量偏差为±10%的弹簧，例如安全阀、减压阀和止回阀弹 簧，内燃机进气阀和排气阀的弹簧。
3级精度：受力变形量偏差为±15%的弹簧，不要求准确调整负荷的弹簧，象 起重钩和缓冲弹簧、刹车或联轴器压紧弹簧等。
名词和公式
1。螺旋角：也叫“升角”，计算公式是：
螺旋角的正切tga = — \式中：t-一弹簧的节距；D2-一中径。
波）2
一般压缩弹簧的螺旋角a=6~9。左右；
cos a
2o金属丝的展开长”或些2加2〃+钩环或腿的展开长；
式中：ih二弹簧的总圈数；n二弹簧的工作圈数。
3o弹簧指数：是弹簧中径玖与金属丝直径d的比，又叫“旋绕比”，用C来代
表，即：C = ;
d
在实用上CN4,太小了钢丝变形很厉害，尤其受动负荷的弹簧，钢丝弯曲太厉 害时使用寿命就短。
但C也不能太大，最大被限制于CW25。C太大,弹簧本身重量在巨大的直径上 不断地颤动而发生摇摆，同时缠绕以后容易松开，直径难于掌握。一般C=4〜9。 弹簧指数C可按下表选取。
表弹簧指数C选择
d （毫米）
0. 2'0. 4
~1
1.
2. 5~6
7~16
18~24
C = —^ d
7~14
5~12
5~10
4~10
4涉
4~6
用弹簧应力计算公式的时候，还要考虑金属丝弯曲的程度对应力的影响，而 加以修正。这影响强度计算的弯曲程度，叫“曲度系数”，分别用下式表示： 压、拉弹簧曲度系数卜竺二+此；
4C-4 C
扭转弹簧曲度系数 也=竺呈；
4C-4
为了便于计算，根据上面两个公式算出K和匕值，列成表2：
曲度系数K和Ki表
。=二 d
4
4. 5
5
6
7
7. 5
8
9
10
12
14
K
0
1. 3
5
1. 3
1
8
5
3
1
0
1. 1
8
1. 1
7
1. 1
6
1. 1
5
1. 1
4
1. 1
2
6
&
5
0
1. 1
9
1. 1
7
1. 1
5
1. 1
4
1. 1
3
1. 1
2
1. 1
1
1. 1 0
9
9
8
7
6
计算扭转弹簧刚度时，主要是受弯曲应力。因此，使用的是弹性模数E。
钢的E= （公斤力/毫米V； 铜的E= （公斤力/毫米Vo
计算压缩、拉伸弹簧时，主要是受剪切应力。因此使用的是剪切弹性模数G。
钢的剪切弹性模数G^8000 （公斤力/毫米2）；
青铜的剪切弹性模数G^4000 （公斤力/毫米2）。
工作圈数和支承圈
工作圈的作用是使弹簧沿轴线伸缩，是实际参加工作的圈数，又叫“有效圈数”, 用n来表示。
支承圈的功用，是用来保证压缩压缩弹簧在工作时轴线垂直于支承端面，但并 不参加弹簧工作。因此，压缩弹簧的两端至少各要3/4圈拼紧，并磨平作为支 承面。磨薄后的钢丝厚度约为l/4d,尾部和工作圈贴紧。
重要的压缩弹簧，两端的结束点要在相反的两边，以使受力均匀。所以一般压 缩弹簧的总圈数多带有半圈的，如6%圈、10%圈等。
压缩弹簧的工作圈是从按计算的螺旋角卷制时算起，而拉伸弹簧是从钩的弯曲 处开始计算。
压缩弹簧必须有支承圈，扭簧和拉伸簧由于两端有腿或钩环，所以没有支承圈。
选择压缩弹簧工作圈的要点是：
必须考虑到安装地位的限制和稳定性，圈数不要太多，同时也要考虑到受力均 匀和能耐冲击疲劳，因此圈数也不能太少。在一般情况下，压缩弹簧工作圈数 选择是：
在不重要的静负荷作用下，，经常受负荷或要求受力均匀时nN4圈， 而安全阀弹簧对受力均匀的要求很严格，所以nN6圈。至于受动负荷如排气阀 弹簧，也要求nN6圈。
nN7圈的弹簧，两头的支承圈数要适当加多，但每边不超过1%圈。因此，总 圈数为：〃]=〃 +（~）。
刚度与