机械设计基础第二十章弹簧.ppt

返回总目录 第一节 弹簧的功用和类型 一、弹簧的功用 　　弹簧是一种弹性元件，受外力作用时能产生较大的弹性变形，在各类机械中应用十分广泛，其主要功用有： 1）缓冲减振。如车辆中的减振弹簧、缓冲器所用弹簧等。 2）控制运动。如内燃机的阀门弹簧、离合器的控制弹簧等。 3）储存能量。如钟表弹簧、仪器中的弹簧等。 4）测量力和力矩。如测力器和弹簧秤中的弹簧等。 二、弹簧的类型 按外形有：螺旋弹簧、碟形弹簧、环形弹簧、盘簧、板簧等 按受力有：拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧、弯曲弹簧等。 弹簧的类型 弹簧的功用和类型 ◆圆柱形螺旋压缩和拉伸弹簧。结构简单，制造方便，刚度稳定，应用最广，适用各种机械。 ◆圆柱形螺旋扭转弹簧。主要用于各种装置中的压紧和储能 ◆圆锥形螺旋压缩弹簧。稳定性好，结构紧凑，刚度随载荷变化，多用于承受较大载荷和减振的场合。 ◆碟形压缩弹簧。刚度大，缓冲减振能力强，适用于载荷很大而弹簧轴向尺寸受限制的地方。具有变刚度的特性。 弹簧的功用和类型 ◆环形压缩弹簧。缓冲减振能力较强，适用于重型设备。 ◆盘形扭转弹簧。变形角大，储存的能量大，轴向尺寸很小，多用作仪器、钟表中的储能弹簧。 ◆板形弯曲弹簧。缓冲减振能力强，主要用于汽车、拖拉机、火车车辆的悬挂装置。 第二节 圆柱螺旋弹簧的制造、材料和许用应力 一、圆柱螺旋弹簧的制造 2）端部结构制作。压簧端面磨平，拉簧和扭簧制作挂钩。 1）卷绕。大批量生产时，在自动卷簧机上进行，小批量生产则在普通车床上进行或手工卷制。 ◆冷卷：冷拉碳素弹簧丝直径小于10mm时，在常温下卷成。 ◆热卷：当弹簧丝直径大于10mm时，先加热后卷制。 3）热处理：冷卷弹簧卷成后不再淬火，只经低温回火消除内应力。热卷弹簧卷成后须进行淬火和回火处理。 4）强化处理：弹簧制成后，如进行一次强压处理，承载能力可提高20%。如进行喷丸处理，承载能力可提高30%~50%，寿命可提高2~2.5倍。 5）工艺实试验。检验表面质量，测试特性曲线等。 圆柱螺旋弹簧的制造、材料和许用应力 二、圆柱螺旋弹簧的材料 弹簧一般承受变载荷和冲击载荷作用，故弹簧材料应具有高的弹性极限和疲劳极限，足够的的韧性、塑性和良好的热处理性能等。常用材料有： ◆碳素弹簧钢。（如65、70钢）价廉易得。但弹性极限低，多次重复变形后容易失去弹性，不宜承受冲击载荷和在高温下工作，多用于制作小弹簧。 ◆合金弹簧钢。有硅锰钢（60Si2MnA）铬钒钢（50CrVA）等。弹性极限和强度高，用于制作承受冲击载荷、高温下工作及重要的弹簧。 ◆不锈钢及青铜。具有耐腐蚀性，青铜还具有防磁和导电性能。但力学性能差，仅用于制作在易腐蚀环境下工作的弹簧。 三、弹簧的许用应力 许用应力表 第三节 圆柱形螺旋拉伸和压缩弹簧的设计 一、弹簧的结构和尺寸 （一）压缩弹簧 ◆结构。在自由状态下各圈之间存在间隙δ，以备受载时变形。弹簧两端各有0.75~1.75圈并紧，工作时不参与变形，称为支承圈或死圈。支承圈端面有磨平和不磨平两种，但均应与弹簧轴线垂直。磨平结构用于受变载荷的重要弹簧，其磨平长度应不小于3/4圈，末端厚度不小于的d/8（d簧丝直径）。 ◆参数和尺寸。簧丝直径d、外径D、中径D2、内径D1、工作圈数n、螺旋升角α、节距t、自由高度H0、簧丝长度L等。 参数尺寸表 圆柱形螺旋拉伸和压缩弹簧的设计 (二)拉伸弹簧 ◆结构。在自由状态下各圈是并拢的，若各圈之间无压力称为无预应力拉簧，反之称为有预应力拉簧。端部结构中，半圆钩环型和圆钩环型的钩环直接由弹簧丝弯成，工作时其过渡处的弯曲应力大；可转钩环型和可调式钩环为单独的零件，受力情况较好，方向可调，安装方便。 参数尺寸表 ◆参数和尺寸。簧丝直径d、外径D、中径D2、内径D1、工作圈数n、螺旋升角α、节距t、自由高度H0、簧丝长度L等。 圆柱形螺旋拉伸和压缩弹簧的设计 二、弹簧的特性曲线 是指弹簧的载荷—变形曲线，该类弹簧两者成线性关系。 H0 弹簧的自由高度 F1 最小载荷F1 =（0.1~0.5）F2 λ1 最小变形 H 1 弹簧的安装高度 F2 最大载荷F2≤0.8Flim λ2 最大变形 H 2 弹簧的工作高度 h 工作行程h=λ2- λ1 Flim 极限载荷，与弹性极限对应 λlim 极限变形 H lim 弹簧的极限高度 （一）压缩弹簧 圆柱形螺旋拉伸和压缩弹簧的设计 （二）拉伸弹簧 H0 弹簧的自由高度 F0 预拉力 λ0 预拉变形 F1 最小载荷F1 =(0.1~0.5)F2 λ1 最小变形 H 1 弹簧的安装高度 F2 最大载荷F2≤0.8Flim λ2 最大变形 H 2 弹簧的工作高度 h 工作行程h=λ2- λ1 Flim 极限载荷，与弹性极限对应 λlim 极限变形 H lim 弹簧的极限高度 无预应力拉簧