彈簧力學(xué)知識(shí)培訓(xùn)教材.

1、 彈彈 簧簧 1 彈簧概述彈簧概述 2 圓柱螺旋彈簧的結(jié)構(gòu)、制造、圓柱螺旋彈簧的結(jié)構(gòu)、制造、 材料及許用應(yīng)力材料及許用應(yīng)力5 其它彈簧簡(jiǎn)介其它彈簧簡(jiǎn)介3 圓柱螺旋拉壓彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算圓柱螺旋拉壓彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算 4 圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算彈簧：是利用材料的彈性和結(jié)構(gòu)的力學(xué)特點(diǎn)，在外力作用下產(chǎn)生形變進(jìn)行功彈簧：是利用材料的彈性和結(jié)構(gòu)的力學(xué)特點(diǎn)，在外力作用下產(chǎn)生形變進(jìn)行功和能的轉(zhuǎn)換在機(jī)械設(shè)備中被廣泛用作的彈性元件。和能的轉(zhuǎn)換在機(jī)械設(shè)備中被廣泛用作的彈性元件。功用：功用：1. 1. 控制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)或零件的位置控制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)或零件的位置; ; 1 1 彈簧的功用和類型彈簧的功用和

2、類型 3. 3. 存儲(chǔ)能量存儲(chǔ)能量; ; 4. 4. 測(cè)量力的大小測(cè)量力的大小 ；螺旋螺旋彈簧彈簧 圓柱形圓柱形 截錐形截錐形 按形狀分按形狀分 按受載分按受載分 拉伸彈簧拉伸彈簧 壓縮彈簧壓縮彈簧 扭轉(zhuǎn)彈簧扭轉(zhuǎn)彈簧 5. 5. 改變系統(tǒng)的自振頻率。改變系統(tǒng)的自振頻率。分類分類2. 2. 緩沖吸振緩沖吸振; ; 分類分類螺旋彈簧螺旋彈簧 圓柱形圓柱形 截錐形截錐形 按形狀分按形狀分 按受載分按受載分 拉伸彈簧拉伸彈簧 壓縮彈簧壓縮彈簧 扭轉(zhuǎn)彈簧扭轉(zhuǎn)彈簧 環(huán)形彈簧環(huán)形彈簧 平面渦圈彈簧平面渦圈彈簧板彈簧板彈簧 碟形彈簧碟形彈簧 圓柱螺旋彈簧的結(jié)構(gòu)、圓柱螺旋彈簧的結(jié)構(gòu)、制造方法、材料及許用應(yīng)力制造

3、方法、材料及許用應(yīng)力一、圓柱螺旋彈簧的結(jié)構(gòu)形式一、圓柱螺旋彈簧的結(jié)構(gòu)形式T T不磨平不磨平磨平磨平d/4d/41 1、圓柱螺旋壓縮彈簧、圓柱螺旋壓縮彈簧 線徑：d 旋向：順左逆右外徑，中徑，內(nèi)徑：De，D，Di自由高度：H0圈數(shù)，Nz=Nj+N節(jié)距；T端面；收平，磨平，NDGdF348kdDF38dDCCCCk615.044142 2、 拉伸彈簧拉伸彈簧a) a) 各圈相互并緊各圈相互并緊=0=0；b) b) 制作完成后具有初拉力；制作完成后具有初拉力；c) c) 端部做有拉鉤，以便安裝和加載。端部做有拉鉤，以便安裝和加載。拉鉤形式：半圓鉤環(huán)型、圓鉤環(huán)型、拉鉤形式：半圓鉤環(huán)型、圓鉤環(huán)型、 轉(zhuǎn)鉤

4、、可調(diào)轉(zhuǎn)鉤。轉(zhuǎn)鉤、可調(diào)轉(zhuǎn)鉤。改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)拉伸彈簧的結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算與壓縮彈簧相同。拉伸彈簧的結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算與壓縮彈簧相同。二、彈簧的制造二、彈簧的制造制造過(guò)程：卷繞、端面加工制造過(guò)程：卷繞、端面加工( (壓簧壓簧) )或拉鉤制作（拉簧或拉鉤制作（拉簧或扭簧）、熱處理和工藝性試驗(yàn)?；蚺せ桑?、熱處理和工藝性試驗(yàn)。 冷卷：冷卷：d10 mmd12 mmd12 mm，不易淬透，故僅適用于小尺寸的，不易淬透，故僅適用于小尺寸的 彈簧。彈簧。優(yōu)點(diǎn)：適用于承受變載荷、沖擊載荷或工作溫度較高優(yōu)點(diǎn)：適用于承受變載荷、沖擊載荷或工作溫度較高 的彈簧的彈簧。選用原則：選用原則： 充分考慮載荷條件（載荷的大小及

5、性質(zhì)、工作溫充分考慮載荷條件（載荷的大小及性質(zhì)、工作溫度和周圍介質(zhì)的情況）、功用及經(jīng)濟(jì)性等因素。一般度和周圍介質(zhì)的情況）、功用及經(jīng)濟(jì)性等因素。一般應(yīng)優(yōu)先采用碳素碳簧鋼絲。應(yīng)優(yōu)先采用碳素碳簧鋼絲。2 2、彈簧的許用應(yīng)力、彈簧的許用應(yīng)力彈簧按載荷分為三類：彈簧按載荷分為三類：I I類彈簧：類彈簧： 受變載荷作用次數(shù)受變載荷作用次數(shù)10106 6，或很重要的彈簧。，或很重要的彈簧。II II類彈簧：受變載荷作用次數(shù)在類彈簧：受變載荷作用次數(shù)在10103 3 10 105 5 ，或受沖，或受沖 擊載荷的彈擊載荷的彈 簧，或受靜載荷的重要彈簧?；?，或受靜載荷的重要彈簧。IIIIII類彈簧：受變載荷作用次

6、數(shù)在類彈簧：受變載荷作用次數(shù)在10103 3 ，或受靜載荷，或受靜載荷 的彈簧。的彈簧。節(jié)距：節(jié)距：t t = = d d + +f fmaxmax - -最大變形量最大變形量。通常通常 t(0.30.5)Dt(0.30.5)D2 2 , =5 , =599螺旋升角：螺旋升角：彈簧絲的展開長(zhǎng)度彈簧絲的展開長(zhǎng)度: :DD n n1 1coscosL=L=t tDD=arctg=arctg自由高度自由高度: :H H0 0=n+(n=n+(n1 1+1)d+1)d兩端并緊不磨平結(jié)構(gòu)：兩端并緊不磨平結(jié)構(gòu)：H H0 0=n+(n=n+(n1 1-0.5)d-0.5)d對(duì)于兩端并緊磨平結(jié)構(gòu)對(duì)于兩端并緊磨

7、平結(jié)構(gòu)并緊高度：并緊高度： H Hs s =(n(n1 1+1)d+1)d(n(n1 1-0.5)d-0.5)d16-3 16-3 拉伸拉伸( (壓縮壓縮) )彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算 一、幾何尺寸計(jì)算一、幾何尺寸計(jì)算 H Hs sH Hs sD Df fmaxmaxF F2 2H H0 0t t二、二、 彈簧的特性曲線彈簧的特性曲線特性曲線特性曲線- - 載荷載荷變形曲線變形曲線1 1、壓縮彈簧的特性曲線、壓縮彈簧的特性曲線 壓縮彈簧的壓縮彈簧的特性曲線特性曲線F FF F1 1F F2 2F Flimlim最小工作載荷最小工作載荷: :F Fminmin=（0.10.50.10.5）F

8、 Fmaxmax最大工作載荷最大工作載荷- F- Fmaxmax在在F Fmaxmax的作用下，的作用下，maxmax 極限載荷極限載荷- F- Flimlim最小變形最小變形- f- fminmin對(duì)應(yīng)的變形對(duì)應(yīng)的變形-f-fmaxmax極限變形極限變形- f- flimlim0.8nFFF0 0時(shí)彈簧才開始變形。時(shí)彈簧才開始變形。F F0 0F F0 0F F0 0f fminminF Fminminf fmaxmaxF FmaxmaxF Flimlimf flimlim特性曲線不通特性曲線不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)。過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)。F Ff fF FminminF FminminF FmaxmaxF F

9、maxmaxF FlimlimF FlimlimDdF8030NDGdP348kdDF3823116rdFDr4338rdFDr 彈簧的最大變形量：彈簧的最大變形量：1 1）對(duì)于壓縮彈簧和無(wú)預(yù)應(yīng)力拉伸彈簧：）對(duì)于壓縮彈簧和無(wú)預(yù)應(yīng)力拉伸彈簧：GdnCFf3maxmax82 2）對(duì)于有預(yù)應(yīng)力的拉伸彈簧：）對(duì)于有預(yù)應(yīng)力的拉伸彈簧： GdnCFFf30maxmax)(8 拉伸彈簧的初拉力取決于拉伸彈簧的初拉力取決于材料、簧絲直徑、旋繞比和材料、簧絲直徑、旋繞比和加工方法?？砂从覉D選取。加工方法?？砂从覉D選取。C=DC=D2 2/d /d 3 4 5 6 7 8 9 10 11 123 4 5 6 7

10、8 9 10 11 1222022020020018018016016014014012012010010080806060404020200 00 0初拉應(yīng)力初拉應(yīng)力 20308KDdF初拉力的計(jì)算：初拉力的計(jì)算： 故截面故截面B-BB-B上的載荷可近似取為：上的載荷可近似取為： 彈簧受軸向載荷彈簧受軸向載荷F F時(shí)，作用時(shí)，作用在軸向截面在軸向截面A-AA-A上的力有：上的力有：扭矩：扭矩： T=FT=FD D2 2/2/2軸向力：軸向力： F F 在法面在法面B-BB-B上的力有：上的力有：軸向力軸向力: F”: F”橫向力橫向力: F: F彎矩：彎矩： M=TsinM=Tsin扭矩：扭

11、矩： =5 =5 9 9 sin 0, cos sin 0, cos 1 1扭矩：扭矩： T=FT=FD D2 2/2/2F F=Fcos=Fcos=Fsin=FsinT=TcosT=Tcos橫向力：橫向力：F F三、彈簧受載時(shí)的應(yīng)力與變?nèi)?、彈簧受載時(shí)的應(yīng)力與變形形1 1、簧絲受力分析、簧絲受力分析 D D2 2/2/2A-AA-AB BB BM=TsinM=Tsin FFF FF FF”F”T T d d B-BB-BA AA AT TTTF FT=TcosT=Tcos 22FDTF扭矩：剪切力：截面受力：截面受力：剪切應(yīng)力：剪切應(yīng)力：2 2、彈簧的應(yīng)力、彈簧的應(yīng)力扭切應(yīng)力：扭切應(yīng)力：232

12、218DddFD24dFF23248dFdFDFTTTWT328dFD合成應(yīng)力：合成應(yīng)力：dDC2令CdFC5 .0182 FTT T D2 /2彈彈簧簧軸軸線線 d TF FD2 /2彈彈簧簧軸軸線線 d FD2 /2彈彈簧簧軸軸線線 d F F F F FT T C-C-旋繞比，或彈簧指數(shù)。旋繞比，或彈簧指數(shù)。d dF F F F 由于由于0.5/C0.5/C遠(yuǎn)小于遠(yuǎn)小于1 1，故由，故由F F引起的剪切應(yīng)力可忽略。引起的剪切應(yīng)力可忽略。 若考慮螺旋升角和簧絲曲率若考慮螺旋升角和簧絲曲率對(duì)應(yīng)力集中的影響，實(shí)際應(yīng)力對(duì)應(yīng)力集中的影響，實(shí)際應(yīng)力分布與理論分析有差別。分布與理論分析有差別。2285

13、 .018dFCCdFCD(min) 0.20.4 0.451 1.12.2 2.56 716 1842 C=D2/d 714 512 510 49 48 46表表16-6 16-6 常用旋繞比常用旋繞比C C 實(shí)踐證明：彈簧內(nèi)側(cè)實(shí)踐證明：彈簧內(nèi)側(cè)mm點(diǎn)最容點(diǎn)最容易產(chǎn)生破壞。易產(chǎn)生破壞。mmmmd dKKT T 1.61.61.51.51.41.41.31.31.21.21.11.11.01.0C=DC=D2 2 /2/2曲度系數(shù)曲度系數(shù)K K3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8202010101212141416169 91818-彈簧的曲度系數(shù)彈簧的曲度系數(shù) 強(qiáng)度條件：強(qiáng)度條件：

14、82dFCKCCCK615.04414:其中設(shè)計(jì)公式：設(shè)計(jì)公式：6.1KFCd 引入系數(shù)引入系數(shù)K K來(lái)補(bǔ)償螺旋升角和簧絲曲率的影響，得：來(lái)補(bǔ)償螺旋升角和簧絲曲率的影響，得： 3 3、彈簧的變形、彈簧的變形dttdsdGFDd0042284328GdnFDFkD2/2微段軸向變形量微段軸向變形量dd：C C k kC C值過(guò)小值過(guò)小 制造困難，內(nèi)側(cè)應(yīng)力制造困難，內(nèi)側(cè)應(yīng)力；常用值：常用值：C=58 C=58 C C值過(guò)大值過(guò)大 彈簧容易顫動(dòng)。彈簧容易顫動(dòng)。ddD2F4228dGdsFDGdnFC38nDGd3248nCGd38dsOTTOF鋼：鋼：G=8G=810104 4 Mp Mpa a,

15、, 青銅：青銅：G=4G=410104 4 Mpa Mpa dDd22四、彈簧設(shè)計(jì)計(jì)算步驟四、彈簧設(shè)計(jì)計(jì)算步驟設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)要求：有足夠的強(qiáng)度有足夠的強(qiáng)度符合載荷符合載荷-變形曲線的要求（剛度要求）變形曲線的要求（剛度要求）不發(fā)生側(cè)彎不發(fā)生側(cè)彎( (失穩(wěn)失穩(wěn)) )已知條件：最大工作載荷已知條件：最大工作載荷F Fmaxmax和相應(yīng)的變形和相應(yīng)的變形maxmax，其，其 它要求（如工作溫度、安裝空間的限制等）它要求（如工作溫度、安裝空間的限制等）計(jì)算步驟：計(jì)算步驟：1) 1)選擇彈簧材料及結(jié)構(gòu)形式；選擇彈簧材料及結(jié)構(gòu)形式；3)3)根據(jù)安裝空間初設(shè)彈簧中徑根據(jù)安裝空間初設(shè)彈簧中徑D D，由，由C

16、C值估取彈簧絲值估取彈簧絲 直徑直徑d d，并查取彈簧絲的許用應(yīng)力；，并查取彈簧絲的許用應(yīng)力；4)4)試算簧絲直徑：試算簧絲直徑：2) 2) 選擇旋繞比選擇旋繞比C C，通常可取，通?？扇 C 5 8 5 8，并算出補(bǔ)償，并算出補(bǔ)償系數(shù)系數(shù)K K值；值； KCFdmax6.15) 5) 根據(jù)變形條件求出彈簧工作圈數(shù)：根據(jù)變形條件求出彈簧工作圈數(shù)：對(duì)于有預(yù)應(yīng)力的拉伸彈簧：對(duì)于有預(yù)應(yīng)力的拉伸彈簧：對(duì)于壓縮彈簧或無(wú)預(yù)應(yīng)力的拉伸彈簧：對(duì)于壓縮彈簧或無(wú)預(yù)應(yīng)力的拉伸彈簧： max30max)(8fCFFGdnmax3max8fCFGdn 6) 6) 檢查檢查D D2 2、D D1 1、H H0 0是否符

17、合安裝要求等是否符合安裝要求等; ; 7) 7) 驗(yàn)算驗(yàn)算： 強(qiáng)度驗(yàn)算強(qiáng)度驗(yàn)算 振動(dòng)驗(yàn)算振動(dòng)驗(yàn)算穩(wěn)定性驗(yàn)算穩(wěn)定性驗(yàn)算 強(qiáng)度校核：強(qiáng)度校核：循環(huán)次數(shù)循環(huán)次數(shù) N10N103 3 疲勞強(qiáng)度和靜應(yīng)力強(qiáng)度校核疲勞強(qiáng)度和靜應(yīng)力強(qiáng)度校核; ; 循環(huán)次數(shù)循環(huán)次數(shù) N10N103 3 靜強(qiáng)度校核靜強(qiáng)度校核; ; F FlimlimF FOO2 21 1OOt tD2FGdnCF31min8a)a)疲勞強(qiáng)度校核疲勞強(qiáng)度校核 GdnCF32max8FcaSSmaxmin075.0F F1 1- -安裝載荷；安裝載荷；1 1預(yù)壓變形量；預(yù)壓變形量；F F2 2最大載荷；最大載荷；2 2最大變形量；最大變形量；強(qiáng)度條

18、件：強(qiáng)度條件：F F1 1F F2 2minminmaxmax當(dāng)彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算及材力學(xué)性能數(shù)據(jù)精確性高時(shí)，取：當(dāng)彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算及材力學(xué)性能數(shù)據(jù)精確性高時(shí)，取： S SF F=1.31.7=1.31.7； 當(dāng)精確性低時(shí)，取：當(dāng)精確性低時(shí)，?。?S SF F=1.82.2=1.82.2。FFSSScaSSmaxb)b)靜強(qiáng)度校核靜強(qiáng)度校核 強(qiáng)度條件：強(qiáng)度條件：當(dāng)彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算及材力學(xué)性能數(shù)據(jù)精確性高時(shí)，取：當(dāng)彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算及材力學(xué)性能數(shù)據(jù)精確性高時(shí)，取： S SS S =1.31.7=1.31.7； 當(dāng)精確性低時(shí)，?。寒?dāng)精確性低時(shí)，?。?S SS S =1.82.2=1.82.2。振動(dòng)驗(yàn)算振動(dòng)驗(yàn)算

19、 對(duì)于承受變載荷的彈簧，當(dāng)加載頻率很高時(shí)，對(duì)于承受變載荷的彈簧，當(dāng)加載頻率很高時(shí)， 容容易引起彈簧的諧振而導(dǎo)致彈簧破壞。因此要進(jìn)行振動(dòng)易引起彈簧的諧振而導(dǎo)致彈簧破壞。因此要進(jìn)行振動(dòng)驗(yàn)算，以保證工作頻率遠(yuǎn)低于基本自振頻率。驗(yàn)算，以保證工作頻率遠(yuǎn)低于基本自振頻率。cos9.812GnDdfb)()2015(為工作頻率WWbfff2015bWff即：SFbmkf21圓柱螺旋彈簧的基本自振頻率為：圓柱螺旋彈簧的基本自振頻率為：將將k kF F和和mmS S代入后，可得：代入后，可得：nDGdkF348其中彈簧剛度：其中彈簧剛度：LdmS42彈簧質(zhì)量系數(shù)：彈簧質(zhì)量系數(shù)： 為避免彈簧發(fā)生嚴(yán)重振動(dòng)，要求：為

20、避免彈簧發(fā)生嚴(yán)重振動(dòng)，要求： 當(dāng)不能滿足以上要求時(shí)，應(yīng)重新設(shè)計(jì)，增大當(dāng)不能滿足以上要求時(shí)，應(yīng)重新設(shè)計(jì)，增大k kF F或減小或減小mmS S。 失穩(wěn)失穩(wěn)當(dāng)當(dāng)b b大于許用值時(shí)，彈簧工作時(shí)會(huì)彎曲而失穩(wěn)。大于許用值時(shí)，彈簧工作時(shí)會(huì)彎曲而失穩(wěn)。高徑比：高徑比： b= b= H H0 0 / / D D2 2 5.3 5.3 兩端固定的彈簧兩端固定的彈簧 3.7 3.7 一端固定，一端自由轉(zhuǎn)動(dòng)一端固定，一端自由轉(zhuǎn)動(dòng) 2.6 FFmaxmax 其中：其中：F Fc c - -穩(wěn)定時(shí)的臨界載荷；穩(wěn)定時(shí)的臨界載荷； C Cu u不穩(wěn)定系數(shù)；不穩(wěn)定系數(shù)； C Cu u2 4 6 8 102 4 6 8 100

21、.80.80.60.60.40.40.20.20 0b=Hb=H0 0/D/D2 2兩端固定兩端固定兩端回轉(zhuǎn)兩端回轉(zhuǎn)一端固定一端固定一端回轉(zhuǎn)一端回轉(zhuǎn) 加裝導(dǎo)向桿加裝導(dǎo)向桿加裝導(dǎo)向套加裝導(dǎo)向套失穩(wěn)失穩(wěn)注意：注意：導(dǎo)桿、導(dǎo)套與彈簧之導(dǎo)桿、導(dǎo)套與彈簧之間的間隙不能太大，間的間隙不能太大，工作時(shí)需加潤(rùn)滑油。工作時(shí)需加潤(rùn)滑油。內(nèi)部加裝導(dǎo)向桿；內(nèi)部加裝導(dǎo)向桿；或外部加導(dǎo)向套?；蛲獠考訉?dǎo)向套。 若若F Fc c F Fmaxmax，則要重新選取參數(shù)，以保證彈簧的穩(wěn)，則要重新選取參數(shù)，以保證彈簧的穩(wěn)定性。如果受條件限制，不能改變參數(shù)時(shí)，可采取如定性。如果受條件限制，不能改變參數(shù)時(shí)，可采取如下措施：下措施：一、

22、圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧的結(jié)構(gòu)一、圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu): : 特點(diǎn)：外形和拉壓彈簧相似，但承受力矩載荷。特點(diǎn)：外形和拉壓彈簧相似，但承受力矩載荷。16-4 16-4 圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算 扭轉(zhuǎn)彈簧的軸向長(zhǎng)度：扭轉(zhuǎn)彈簧的軸向長(zhǎng)度：H H0 0=n(d+=n(d+0 0)+2H)+2Hh h n-n-有效圈數(shù)；有效圈數(shù)；0 0 - -軸向間距，一般取軸向間距，一般取0 0 =0.10.5 mm =0.10.5 mm； 0 0NINI型型NIVNIV型型NIIINIII型型NIINII型型H H0 0T TT TH Hh hd dd-d-簧絲直徑簧絲直徑; ; 2H

23、2Hh h -掛鉤長(zhǎng)度掛鉤長(zhǎng)度; ; 二、扭轉(zhuǎn)彈簧的特性曲線二、扭轉(zhuǎn)彈簧的特性曲線T TT T 在材料的彈性極限內(nèi)，扭轉(zhuǎn)在材料的彈性極限內(nèi)，扭轉(zhuǎn)彈簧的載荷彈簧的載荷( (扭矩扭矩) )與變形與變形( (轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角) ) -特性曲線也是呈線性變化特性曲線也是呈線性變化。T Tlimlim 、limlim -極限工作扭轉(zhuǎn)及極限轉(zhuǎn)角極限工作扭轉(zhuǎn)及極限轉(zhuǎn)角; ; T Tmaxmax 、max max - -最大工作扭轉(zhuǎn)及轉(zhuǎn)角最大工作扭轉(zhuǎn)及轉(zhuǎn)角; ; T Tminmin 、min min - -最小工作扭轉(zhuǎn)及轉(zhuǎn)角最小工作扭轉(zhuǎn)及轉(zhuǎn)角; ; 一般?。阂话闳。篢 Tminmin =(0.10.5) T=(0.1

24、0.5) Tmaxmax 。應(yīng)用實(shí)例：用于壓緊和儲(chǔ)能，如門的自動(dòng)復(fù)位、電機(jī)應(yīng)用實(shí)例：用于壓緊和儲(chǔ)能，如門的自動(dòng)復(fù)位、電機(jī)中保持電刷的接觸壓力等。中保持電刷的接觸壓力等。 T TlimlimT T limlimT T maxmaxmaxmaxT T minminminmin 3231dMKWMK1EIMl強(qiáng)度條件：強(qiáng)度條件：扭轉(zhuǎn)變形：扭轉(zhuǎn)變形：W-W-截面系數(shù)截面系數(shù) 1.25 1.25E-E-材料彈性模量，材料彈性模量，I-I-簧絲截面慣性矩，簧絲截面慣性矩，n-n-彈簧有效圈數(shù)，彈簧有效圈數(shù)， D D2 2-彈簧中徑彈簧中徑 。radEInTDEInMD22180三、圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧的計(jì)算三

25、、圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧的計(jì)算在扭矩在扭矩T T作用下，簧絲任意截面作用下，簧絲任意截面B-BB-B內(nèi)的載荷為：內(nèi)的載荷為：彎矩：彎矩：M=TcosM=Tcos 因?yàn)橐驗(yàn)楹苄?，則可認(rèn)為扭簧只承受彎矩：很小，則可認(rèn)為扭簧只承受彎矩：M TM T扭矩：扭矩：T=TsinT=Tsin MMMMT TT TTTB BB BMMT TD D2 2剛度：剛度：nDEITk21801 1）對(duì)于精度高的扭轉(zhuǎn)彈簧，圈與圈之間應(yīng)留有間隙，）對(duì)于精度高的扭轉(zhuǎn)彈簧，圈與圈之間應(yīng)留有間隙，以免載荷作用下，因摩擦而影響其特性曲線。以免載荷作用下，因摩擦而影響其特性曲線。2 2）扭轉(zhuǎn)彈簧的旋向應(yīng)與外加力矩一致。彈簧內(nèi)側(cè)的）扭轉(zhuǎn)彈

26、簧的旋向應(yīng)與外加力矩一致。彈簧內(nèi)側(cè)的最大工作應(yīng)力（壓）與卷繞產(chǎn)生的殘余應(yīng)力（拉）反最大工作應(yīng)力（壓）與卷繞產(chǎn)生的殘余應(yīng)力（拉）反向（抵消），從而提高承載能力。向（抵消），從而提高承載能力。3 3）心軸和彈簧內(nèi)徑之間必須留有間隙。避免因）心軸和彈簧內(nèi)徑之間必須留有間隙。避免因D D2 2減減小而抱軸。小而抱軸。設(shè)計(jì)要點(diǎn)：設(shè)計(jì)要點(diǎn)：已知條件：最大工作載荷已知條件：最大工作載荷F Fmaxmax和相應(yīng)的變形和相應(yīng)的變形maxmax，其，其 它要求（如工作溫度、安裝空間的限制等）它要求（如工作溫度、安裝空間的限制等）設(shè)計(jì)確定：彈簧絲直徑、彈簧中徑、工作圈數(shù)、彈簧設(shè)計(jì)確定：彈簧絲直徑、彈簧中徑、工作圈數(shù)

27、、彈簧 的螺旋升角和長(zhǎng)度等。的螺旋升角和長(zhǎng)度等。四、圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧的設(shè)計(jì)步驟四、圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧的設(shè)計(jì)步驟計(jì)算步驟：計(jì)算步驟：1) 1)選擇彈簧材料及許用應(yīng)力，以及扭簧的結(jié)構(gòu)形式；選擇彈簧材料及許用應(yīng)力，以及扭簧的結(jié)構(gòu)形式；3)3)根據(jù)安裝空間初設(shè)彈簧中徑根據(jù)安裝空間初設(shè)彈簧中徑D D，由，由C C值估取彈簧絲值估取彈簧絲 直徑直徑d d，并查取彈簧絲的許用應(yīng)力；，并查取彈簧絲的許用應(yīng)力；4)4)試算簧絲直徑試算簧絲直徑dd：2) 2) 選擇旋繞比選擇旋繞比C C，通?？扇。ǔ？扇 C 5 8 5 8，并算出補(bǔ)償，并算出補(bǔ)償系數(shù)系數(shù)K K1 1值；值； KCFdmax6.1) 44/()

28、 14(1CCK檢查尺寸是否合適檢查尺寸是否合適。5) 5) 根據(jù)變形條件求出彈簧工作圈數(shù)：根據(jù)變形條件求出彈簧工作圈數(shù)：TDEIn1806 6）計(jì)算彈簧絲長(zhǎng)度：）計(jì)算彈簧絲長(zhǎng)度：hLDnL16-5 16-5 其他彈簧簡(jiǎn)介其他彈簧簡(jiǎn)介 環(huán)環(huán)形形彈彈簧簧 板簧板簧 渦卷彈簧渦卷彈簧碟碟形形彈彈簧簧 1 12 23 34 4OOF Fy /ty /t一、碟形彈簧一、碟形彈簧結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：用鋼板沖制而成，外形象碟子。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：用鋼板沖制而成，外形象碟子。載荷、變形：載荷、變形：軸向力沿周邊均勻分布、軸向力沿周邊均勻分布、h h變小而產(chǎn)生軸向變形。變小而產(chǎn)生軸向變形。特性曲線：呈非線性，變形取決于比值特性

29、曲線：呈非線性，變形取決于比值h/th/t變化。變化。重要特性：當(dāng)重要特性：當(dāng)h/t1.5h/t1.5時(shí)，中間一段接近于水平。時(shí)，中間一段接近于水平。F F簧片變平點(diǎn)簧片變平點(diǎn)D D1 1t th hD Dht=1.5=1.5ht=2.75=2.75ht=0.5=0.5 F F加載加載卸載卸載碟形彈簧組合形式碟形彈簧組合形式對(duì)合式組合彈簧對(duì)合式組合彈簧- 變形量增加，承載力不變。變形量增加，承載力不變。 吸振能力吸振能力復(fù)合式彈簧：復(fù)合式彈簧：疊合式組合彈簧疊合式組合彈簧-摩擦阻尼大，特別適用于緩沖和吸振摩擦阻尼大，特別適用于緩沖和吸振在變形量不變時(shí)，承載力大大增加在變形量不變時(shí)，承載力大大增加 。摩擦消耗的能量摩擦消耗的能量-陰影面積陰影面積可同時(shí)增加變形量和可同時(shí)增加變形量和承載能力承載能力 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：變形量小、承載能力大、在受載方向空間尺寸小。變形量小、承載能力大、在受載方向空間尺寸小。用途：用途： 常用作重型機(jī)械、飛機(jī)等的強(qiáng)力緩沖彈簧，以及在常用作重型機(jī)械、飛機(jī)等的強(qiáng)力緩沖彈簧，以及在離合器、減壓閥、密封圈、自動(dòng)控制機(jī)構(gòu)中獲得了廣離合器、減壓閥、密封圈、自動(dòng)控制機(jī)構(gòu)中獲得了廣泛地應(yīng)用。泛地應(yīng)用。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 用作高精度控制彈簧時(shí)，對(duì)材料和制造工藝（加工用作高精度控制彈簧時(shí)，對(duì)材料和制造工藝（加工精度、熱處理）要求較嚴(yán)，制造困難。精度、熱處理）要求較嚴(yán)，制