文档介绍：弹簧设计参考
弹簧参考资料
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§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。
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(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
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缩弹簧)或长度(拉伸弹簧),如图12-3。此外还有有限圈数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、压螺旋弹簧的参数
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表12-1 圆柱形压缩、拉伸螺旋弹簧的几何尺寸计算公式
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
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。
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(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>F