彈簧設(shè)計基礎(chǔ)說課講解課件

彈簧設(shè)計基礎(chǔ)彈簧設(shè)計基礎(chǔ)環(huán)形彈簧(圖18-2a)和碟形彈簧(圖18-2b)都是壓縮彈簧，在工作過程中，一部分能量消耗在各圈之間的摩擦上，因此具有很高的緩沖吸振能力，多用于重型機(jī)械的緩沖裝置。平面渦卷彈簧或稱盤簧(圖18-2c)，它的軸向尺寸很小，常用作儀器和鐘表的儲能裝置。板彈簧(圖18-2d)是由許多長度不同的鋼板疊合而成，主要用作各種車輛的減振裝置。環(huán)形彈簧(圖18-2a)和碟形彈簧(圖18-2b)都是壓縮彈§18-2圓柱螺旋拉伸、壓縮彈簧的應(yīng)力與變形一、彈簧的應(yīng)力圖18-3所示為一圓柱螺旋壓縮彈簧，軸向力F作用在彈簧的軸線上，彈簧絲是圓截面的，直徑為d，彈簧中徑為D2，螺旋升角為α。一般，彈簧的螺旋升角α很小(α＜9°)，可以認(rèn)為通過彈簧軸線的截面就是彈簧絲的法截面。由力的平衡可知，此截面上作用著剪力F和扭矩T?！?8-2圓柱螺旋拉伸、壓縮彈簧的應(yīng)力與變形一、彈簧的如果不考慮彈簧絲的彎曲，按直桿計算，以WT表示彈簧絲的抗扭截面系數(shù)，則扭矩T在截面上引起的最大扭切應(yīng)力(圖18-4)為若剪力引起的切應(yīng)力為均勻分布，則切應(yīng)力如果不考慮彈簧絲的彎曲，按直桿計算，以WT表示彈簧絲的抗扭截彈簧絲截面上的最大切應(yīng)力τ發(fā)生在內(nèi)側(cè)，即靠近彈簧軸線的一側(cè)（圖18-4)，其值為令則彈簧絲截面上的最大切應(yīng)力為式中：C稱為旋繞比，或稱為彈簧指數(shù)，是衡量彈簧曲率的重要參數(shù)；括號內(nèi)的第二項(xiàng)為切應(yīng)力τ″的影響。彈簧絲截面上的最大切應(yīng)力τ發(fā)生在內(nèi)側(cè)，即靠近彈簧軸線的一側(cè)（較精確的分析指出，彈簧絲截面內(nèi)側(cè)的最大切應(yīng)力(圖18-5)及其強(qiáng)度條件為式中：F、C、d的意義同上；[τ]為材料的許用切應(yīng)力；K為彈簧的曲度系數(shù)，其計算式為K值可根據(jù)旋繞比C直接從圖18-6查出。較精確的分析指出，彈簧絲截面內(nèi)側(cè)的最大切應(yīng)力(圖18-5)及彈簧設(shè)計基礎(chǔ)說課講解課件式(18-4)中第一項(xiàng)反映了彈簧絲曲率對扭切應(yīng)力的影響。如圖18-5所示，彈簧絲在扭矩T作用下，截面a-a‘與b-b’將相對轉(zhuǎn)動一個小角度。由于內(nèi)側(cè)的纖維長度比外側(cè)的短(即a‘b’<ab)，這樣，內(nèi)側(cè)單位長度的扭轉(zhuǎn)變形就比外側(cè)的大，因此內(nèi)側(cè)的扭切應(yīng)力大于直桿的扭切應(yīng)力τ，而外側(cè)則反之。顯然，旋繞比C越小，內(nèi)側(cè)應(yīng)力增加越多。式(18-4)中的第二項(xiàng)反映了因τ“不均勻分布對內(nèi)側(cè)應(yīng)力產(chǎn)生的影響。二、彈簧的變形如圖18-7a所示，在軸向載荷作用下，彈簧產(chǎn)生軸向變形量λ為：式(18-4)中第一項(xiàng)反映了彈簧絲曲率對扭切應(yīng)力的影響。如圖使彈簧產(chǎn)生單位變形量所需的載荷稱為彈簧剛度k(也稱為彈簧常數(shù))，即從式(18-6)可看出，當(dāng)其他條件相同時，旋繞比C越小，彈簧剛度越大，反之，則彈簧剛度越小。旋繞比C應(yīng)在4~16之間，常用的范圍為C=5~8。使彈簧產(chǎn)生單位變形量所需的載荷稱為彈簧剛度k(也稱為彈簧常數(shù)§18-3彈簧的制造、材料和許用應(yīng)力一、彈簧的制造螺旋彈簧的制造過程包括：卷繞、兩端面加工(指壓簧)或掛鉤的制作(指拉簧和扭簧)、熱處理和工藝性試驗(yàn)等。大批生產(chǎn)時，彈簧的卷制是在自動機(jī)床上進(jìn)行的，小批生產(chǎn)則常在普通車床上或者手工卷制。彈簧的卷繞方法可分為冷卷和熱卷兩種。當(dāng)彈簧絲直徑小于10mm時，常用冷卷法。冷卷時，一般用冷拉的碳素彈簧鋼絲在常溫下卷成，不再淬火，只經(jīng)低溫回火消除內(nèi)應(yīng)力。熱卷的彈簧卷成后須經(jīng)過淬火和回火處理。彈簧在卷繞和熱處理后要進(jìn)行表面檢驗(yàn)及工藝性試驗(yàn)，以鑒定彈簧的質(zhì)量?！?8-3彈簧的制造、材料和許用應(yīng)力一、彈簧的制造彈簧制成后，如再進(jìn)行強(qiáng)壓處理，可提高承載能力。但經(jīng)強(qiáng)壓處理的彈簧，不宜在高溫、變載荷及有腐蝕性介質(zhì)的條件下應(yīng)用。因?yàn)樵谏鲜銮闆r下，強(qiáng)壓處理產(chǎn)生的殘余應(yīng)力是不穩(wěn)定的。受變載荷的壓縮彈簧，可采用噴丸處理提高其疲勞壽命。二、彈簧的材料彈簧在機(jī)械中常承受具有沖擊性的變載荷，所以彈簧材料應(yīng)具有高的彈性極限、疲勞極限、一定的沖擊韌性、塑性和良好的熱處理性能等。常用的彈簧材料有優(yōu)質(zhì)碳素彈簧鋼、合金彈簧鋼和有色金屬合金。常用彈簧材料的性能列于表18-1和表18-2中。彈簧制成后，如再進(jìn)行強(qiáng)壓處理，可提高承載能力。但經(jīng)強(qiáng)壓處理的彈簧設(shè)計基礎(chǔ)說課講解課件選擇彈簧材料時應(yīng)充分考慮彈簧的工作條件（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。一般應(yīng)優(yōu)先采用碳素彈簧鋼絲。選擇彈簧材料時應(yīng)充分考慮彈簧的工作條件（載荷的大小及性質(zhì)、工三、彈簧的許用應(yīng)力影響彈簧許用應(yīng)力的因素很多，除了材料品種外，材料質(zhì)量、熱處理方法、載荷性質(zhì)、彈簧的工作條件和重要程度以及彈簧絲的尺寸等，都是確定許用應(yīng)力時應(yīng)予以考慮的。彈簧按其載荷性質(zhì)分為三類：Ⅰ類—受變載荷作用次數(shù)在106次以上或很重要的彈簧，如內(nèi)燃機(jī)氣門彈簧、電磁制動器彈簧；Ⅱ類—受變載荷作用次數(shù)在103~105次及受沖擊載荷的彈簧或受靜載荷的重要彈簧，如調(diào)速器彈簧、安全閥彈簧、一般車輛彈簧；Ⅲ類—受變載荷作用次數(shù)在103次以下的，即基本上受靜載荷的彈簧，如摩擦式安全離合器彈簧等。各類彈簧的許用應(yīng)力分別列于表18-1中。三、彈簧的許用應(yīng)力§18-4圓柱螺旋拉伸、壓縮彈簧的設(shè)計一、結(jié)構(gòu)尺寸和特性曲線1.壓縮彈簧的結(jié)構(gòu)尺寸壓縮彈簧在自由狀態(tài)下，各圈間均留有一定的間距δ，以備受載時變形。通常，彈簧兩端各有3/4~5/4圈并緊，以使彈簧站得平直。工作時這幾圈不參與變形，稱為支承圈或死圈。支承圈端部結(jié)構(gòu)有磨平端(圖18-8a)和不磨平端(圖18-8b)兩種。§18-4圓柱螺旋拉伸、壓縮彈簧的設(shè)計一、結(jié)構(gòu)尺寸和特為了使彈簧端面和軸線垂直，重要用途的壓縮彈簧應(yīng)采用前一種結(jié)構(gòu)。支承圈的磨平長度應(yīng)不小于3/4圈，末端厚度應(yīng)近于d/4。有支承圈的彈簧，其總?cè)?shù)

n1=n+(1.5~2.5）n1的尾數(shù)推薦為1/2圈，這樣工作較為平穩(wěn)。壓縮彈簧的結(jié)構(gòu)尺寸可由圖18-9求出。為了使彈簧端面和軸線垂直，重要用途的壓縮彈簧應(yīng)采用前一種結(jié)構(gòu)自由高度H0（即未受載時彈簧的高度）：自由高度H0（即未受載時彈簧的高度）：式(18-8)中，(n1+1)d和(n1-0.5)d分別為兩種結(jié)構(gòu)壓縮彈簧并緊時的高度Hs(圖18-10)。為了保證壓縮彈贊的穩(wěn)定性，彈簧的高徑比b=H0/D2不應(yīng)超過許用值。兩端固定的彈簧，b<5.3；一端固定另一端鉸支的彈簧，b<3.7。當(dāng)b大于許用值時，彈簧可能產(chǎn)生側(cè)彎現(xiàn)象(圖18-11a)。為了避免彈簧失穩(wěn)，應(yīng)在彈簧內(nèi)部加導(dǎo)向桿或在外部加導(dǎo)向套(圖18-11b）。導(dǎo)向桿和導(dǎo)向套與彈簧的間隙不應(yīng)過大，工作時需加油潤滑。式(18-8)中，(n1+1)d和(n1-0.5)d分別為彈簧設(shè)計基礎(chǔ)說課講解課件2.壓縮彈簧的特性曲線等節(jié)距圓柱螺旋彈簧，在彈性變形范圍內(nèi)，其變形又和載荷成正比，即兩者間為直線關(guān)系。圖18-12為圓柱螺旋壓縮彈簧的載荷一變形曲線，稱為彈簧特性曲線，圖中：F1─最小工作載荷，即彈簧在安裝位置時所受的壓力。彈簧不應(yīng)處于無載的自由狀態(tài)，F(xiàn)1能使彈簧可靠地穩(wěn)定在安裝位置上。按彈簧的功用，F(xiàn)1在(0.2-0.5)F2范圍內(nèi)選取。F2─最大工作載荷。彈簧在F2作用下，彈簧絲的最大應(yīng)力τ不應(yīng)超過材料的許用應(yīng)力[τ]；Flim─極限載荷。達(dá)到材料剪切屈服極限τs的載荷，稱為極限載荷。H1、H2、Hlim分別對應(yīng)于上述三種載荷作用時的彈簧高度(或長度)；2.壓縮彈簧的特性曲線λ1,λ2,λlim分別對應(yīng)于上述三種載荷作用時的彈簧變形。為了在F2作用時彈簧不致并緊，式(18-7)中已規(guī)定λ2<0.8nδ。如圖18-12所示，彈簧剛度在加載過程中，彈簧所儲存的能量為變形能E，即圖18-12中用小方格表示的面積。在彈簧工作圖中，應(yīng)繪有彈簧的特性曲線，以作為檢驗(yàn)和試驗(yàn)時的依據(jù)之一。λ1,λ2,λlim分別對應(yīng)于上述三種載荷作用時的彈簧變3.拉伸彈簧的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)拉伸彈簧卷制時已使各圈相互并緊，即δ=0。為了增加彈簧的剛性，多數(shù)拉伸彈簧在制成后已具有初應(yīng)力。拉伸彈簧端部做有掛鉤，以便安裝和加載。掛鉤的形式很多，常用的見圖18-13。其中半圓鉤環(huán)型（圖a)和圓鉤環(huán)型（圖b)的結(jié)構(gòu)制造方便，但這兩種掛鉤上的彎曲應(yīng)力都較大，只適用于中小載荷和不重要的地方。圖c所示為兩端具有可轉(zhuǎn)鉤環(huán)型，它的掛鉤是另外裝上去的活動鉤，故掛鉤下端及彈簧端部的彎曲應(yīng)力較前述兩種小。圖d為可調(diào)式拉伸彈簧，具有帶螺旋塊的掛鉤。圖c、d所示掛鉤適用于受變載荷場合，但成本較高。圖18-14是改進(jìn)的掛鉤形式，其端部彈簧圈直徑逐漸減小，因而彎曲應(yīng)力也相應(yīng)減小。3.拉伸彈簧的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)圓柱螺旋拉伸彈簧結(jié)構(gòu)尺寸的計算公式與壓縮彈簧相同，但在使用公式時應(yīng)注意拉伸彈簧的間距δ=0；計算彈簧絲展開長度和彈簧自由高度時應(yīng)把掛鉤部分的尺寸計入。圓柱螺旋拉伸彈簧結(jié)構(gòu)尺寸的計算公式與壓縮彈簧相同，但在使用公二、設(shè)計計算步驟設(shè)計彈簧時應(yīng)滿足以下要求：有足夠的強(qiáng)度；符合載荷一變形特性曲線的要求（即剛度條件）；不側(cè)彎等。通常的已知條件為：彈簧所承受的最大工作載荷F2，和相應(yīng)的變形量λ2，以及其他方面的要求(例如工作溫度、空間地位的限制等)。具體計算時，先根據(jù)工作條件選擇合宜的彈簧材料及結(jié)構(gòu)型式；然后運(yùn)用§18-2中求應(yīng)力、變形的公式確定彈簧的主要參數(shù)d、D2、n，在大量生產(chǎn)中，中徑D2應(yīng)符合GB2089-80《普通圓柱螺旋彈簧尺寸系列》；最后由式(18-7)、(18-8)求出彈簧的其他結(jié)構(gòu)尺寸t、α、H0及彈簧絲展開長度等。運(yùn)用式(18-3)求彈簧絲直徑d時，因?yàn)樵S用應(yīng)力[τ]和旋繞比C都與d有關(guān)，所以常需采用試算法。二、設(shè)計計算步驟§18-5其他彈簧簡介一、圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧扭轉(zhuǎn)彈簧的外形和拉壓彈簧相似，但承受的是繞彈簧軸線的外加力矩，主要用于壓緊和儲能，例如使門上鉸鏈復(fù)位，電機(jī)中保持電刷的接觸壓力等。為了便于加載，其端部常做成圖18-18所示的結(jié)構(gòu)形式。§18-5其他彈簧簡介一、圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧二、碟形彈簧碟形彈簧是用薄鋼板沖制而成的，其外形象碟子(圖18-20)。當(dāng)它受到沿周邊均勻分布的軸向力F時，內(nèi)錐高度h變小，相應(yīng)地產(chǎn)生軸向變形λ。這種彈簧具有變剛度的特性。當(dāng)D1、D和t一定時，隨著內(nèi)錐高度h與簧片厚度t的比值不同，它們的特性曲線也不相同(圖18-20)。每條曲線上的小圓圈表示碟形彈簧片正好壓平時的狀況。值得提出的是當(dāng)h/t≈1.5時，曲線的中間部分接近于水平。這一特性很重要，它提供了在一定變形范圍內(nèi)保持載荷恒定的方法。例如在精密儀器中，可利用碟形彈黃使軸承端面摩擦力矩不受溫度變化的影響；在密封墊圈中也可利用這一特性使密封性能不因溫度變化而削弱。二、碟形彈簧彈簧設(shè)計基礎(chǔ)說課講解課件在實(shí)際應(yīng)用時，往往把碟形彈贊片組合起來使用。為了增大變形量，可以采用對合式組合碟形彈簧(圖18-21a)，這時變形量隨著片數(shù)的增加而增加，但承載能力不變。在實(shí)際應(yīng)用時，往往把碟形彈贊片組合起來使用。為了增大變形量，為了增加承載量，可以采用疊合式組合碟形彈簧(圖18-22a)，這時承載能力隨著片數(shù)的增加而增加，但變形量不變。如欲同時增加變形量和承載能力，則可以采用復(fù)合式組合碟形彈簧(圖18-22b)。同樣尺寸的碟形彈黃片，在不同組合時也能獲得許多不同的彈簧特性，以適應(yīng)不同的使用要求。為了增加承載量，可以采用疊合式組合碟形彈簧(圖18-22a)此課件下載可自行編輯修改，僅供參考！

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感謝您的支持，我們努力彈簧設(shè)計基礎(chǔ)彈簧設(shè)計基礎(chǔ)環(huán)形彈簧(圖18-2a)和碟形彈簧(圖18-2b)都是壓縮彈簧，在工作過程中，一部分能量消耗在各圈之間的摩擦上，因此具有很高的緩沖吸振能力，多用于重型機(jī)械的緩沖裝置。平面渦卷彈簧或稱盤簧(圖18-2c)，它的軸向尺寸很小，常用作儀器和鐘表的儲能裝置。板彈簧(圖18-2d)是由許多長度不同的鋼板疊合而成，主要用作各種車輛的減振裝置。環(huán)形彈簧(圖18-2a)和碟形彈簧(圖18-2b)都是壓縮彈§18-2圓柱螺旋拉伸、壓縮彈簧的應(yīng)力與變形一、彈簧的應(yīng)力圖18-3所示為一圓柱螺旋壓縮彈簧，軸向力F作用在彈簧的軸線上，彈簧絲是圓截面的，直徑為d，彈簧中徑為D2，螺旋升角為α。一般，彈簧的螺旋升角α很小(α＜9°)，可以認(rèn)為通過彈簧軸線的截面就是彈簧絲的法截面。由力的平衡可知，此截面上作用著剪力F和扭矩T。§18-2圓柱螺旋拉伸、壓縮彈簧的應(yīng)力與變形一、彈簧的如果不考慮彈簧絲的彎曲，按直桿計算，以WT表示彈簧絲的抗扭截面系數(shù)，則扭矩T在截面上引起的最大扭切應(yīng)力(圖18-4)為若剪力引起的切應(yīng)力為均勻分布，則切應(yīng)力如果不考慮彈簧絲的彎曲，按直桿計算，以WT表示彈簧絲的抗扭截彈簧絲截面上的最大切應(yīng)力τ發(fā)生在內(nèi)側(cè)，即靠近彈簧軸線的一側(cè)（圖18-4)，其值為令則彈簧絲截面上的最大切應(yīng)力為式中：C稱為旋繞比，或稱為彈簧指數(shù)，是衡量彈簧曲率的重要參數(shù)；括號內(nèi)的第二項(xiàng)為切應(yīng)力τ″的影響。彈簧絲截面上的最大切應(yīng)力τ發(fā)生在內(nèi)側(cè)，即靠近彈簧軸線的一側(cè)（較精確的分析指出，彈簧絲截面內(nèi)側(cè)的最大切應(yīng)力(圖18-5)及其強(qiáng)度條件為式中：F、C、d的意義同上；[τ]為材料的許用切應(yīng)力；K為彈簧的曲度系數(shù)，其計算式為K值可根據(jù)旋繞比C直接從圖18-6查出。較精確的分析指出，彈簧絲截面內(nèi)側(cè)的最大切應(yīng)力(圖18-5)及彈簧設(shè)計基礎(chǔ)說課講解課件式(18-4)中第一項(xiàng)反映了彈簧絲曲率對扭切應(yīng)力的影響。如圖18-5所示，彈簧絲在扭矩T作用下，截面a-a‘與b-b’將相對轉(zhuǎn)動一個小角度。由于內(nèi)側(cè)的纖維長度比外側(cè)的短(即a‘b’<ab)，這樣，內(nèi)側(cè)單位長度的扭轉(zhuǎn)變形就比外側(cè)的大，因此內(nèi)側(cè)的扭切應(yīng)力大于直桿的扭切應(yīng)力τ，而外側(cè)則反之。顯然，旋繞比C越小，內(nèi)側(cè)應(yīng)力增加越多。式(18-4)中的第二項(xiàng)反映了因τ“不均勻分布對內(nèi)側(cè)應(yīng)力產(chǎn)生的影響。二、彈簧的變形如圖18-7a所示，在軸向載荷作用下，彈簧產(chǎn)生軸向變形量λ為：式(18-4)中第一項(xiàng)反映了彈簧絲曲率對扭切應(yīng)力的影響。如圖使彈簧產(chǎn)生單位變形量所需的載荷稱為彈簧剛度k(也稱為彈簧常數(shù))，即從式(18-6)可看出，當(dāng)其他條件相同時，旋繞比C越小，彈簧剛度越大，反之，則彈簧剛度越小。旋繞比C應(yīng)在4~16之間，常用的范圍為C=5~8。使彈簧產(chǎn)生單位變形量所需的載荷稱為彈簧剛度k(也稱為彈簧常數(shù)§18-3彈簧的制造、材料和許用應(yīng)力一、彈簧的制造螺旋彈簧的制造過程包括：卷繞、兩端面加工(指壓簧)或掛鉤的制作(指拉簧和扭簧)、熱處理和工藝性試驗(yàn)等。大批生產(chǎn)時，彈簧的卷制是在自動機(jī)床上進(jìn)行的，小批生產(chǎn)則常在普通車床上或者手工卷制。彈簧的卷繞方法可分為冷卷和熱卷兩種。當(dāng)彈簧絲直徑小于10mm時，常用冷卷法。冷卷時，一般用冷拉的碳素彈簧鋼絲在常溫下卷成，不再淬火，只經(jīng)低溫回火消除內(nèi)應(yīng)力。熱卷的彈簧卷成后須經(jīng)過淬火和回火處理。彈簧在卷繞和熱處理后要進(jìn)行表面檢驗(yàn)及工藝性試驗(yàn)，以鑒定彈簧的質(zhì)量。§18-3彈簧的制造、材料和許用應(yīng)力一、彈簧的制造彈簧制成后，如再進(jìn)行強(qiáng)壓處理，可提高承載能力。但經(jīng)強(qiáng)壓處理的彈簧，不宜在高溫、變載荷及有腐蝕性介質(zhì)的條件下應(yīng)用。因?yàn)樵谏鲜銮闆r下，強(qiáng)壓處理產(chǎn)生的殘余應(yīng)力是不穩(wěn)定的。受變載荷的壓縮彈簧，可采用噴丸處理提高其疲勞壽命。二、彈簧的材料彈簧在機(jī)械中常承受具有沖擊性的變載荷，所以彈簧材料應(yīng)具有高的彈性極限、疲勞極限、一定的沖擊韌性、塑性和良好的熱處理性能等。常用的彈簧材料有優(yōu)質(zhì)碳素彈簧鋼、合金彈簧鋼和有色金屬合金。常用彈簧材料的性能列于表18-1和表18-2中。彈簧制成后，如再進(jìn)行強(qiáng)壓處理，可提高承載能力。但經(jīng)強(qiáng)壓處理的彈簧設(shè)計基礎(chǔ)說課講解課件選擇彈簧材料時應(yīng)充分考慮彈簧的工作條件（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。一般應(yīng)優(yōu)先采用碳素彈簧鋼絲。選擇彈簧材料時應(yīng)充分考慮彈簧的工作條件（載荷的大小及性質(zhì)、工三、彈簧的許用應(yīng)力影響彈簧許用應(yīng)力的因素很多，除了材料品種外，材料質(zhì)量、熱處理方法、載荷性質(zhì)、彈簧的工作條件和重要程度以及彈簧絲的尺寸等，都是確定許用應(yīng)力時應(yīng)予以考慮的。彈簧按其載荷性質(zhì)分為三類：Ⅰ類—受變載荷作用次數(shù)在106次以上或很重要的彈簧，如內(nèi)燃機(jī)氣門彈簧、電磁制動器彈簧；Ⅱ類—受變載荷作用次數(shù)在103~105次及受沖擊載荷的彈簧或受靜載荷的重要彈簧，如調(diào)速器彈簧、安全閥彈簧、一般車輛彈簧；Ⅲ類—受變載荷作用次數(shù)在103次以下的，即基本上受靜載荷的彈簧，如摩擦式安全離合器彈簧等。各類彈簧的許用應(yīng)力分別列于表18-1中。三、彈簧的許用應(yīng)力§18-4圓柱螺旋拉伸、壓縮彈簧的設(shè)計一、結(jié)構(gòu)尺寸和特性曲線1.壓縮彈簧的結(jié)構(gòu)尺寸壓縮彈簧在自由狀態(tài)下，各圈間均留有一定的間距δ，以備受載時變形。通常，彈簧兩端各有3/4~5/4圈并緊，以使彈簧站得平直。工作時這幾圈不參與變形，稱為支承圈或死圈。支承圈端部結(jié)構(gòu)有磨平端(圖18-8a)和不磨平端(圖18-8b)兩種?！?8-4圓柱螺旋拉伸、壓縮彈簧的設(shè)計一、結(jié)構(gòu)尺寸和特為了使彈簧端面和軸線垂直，重要用途的壓縮彈簧應(yīng)采用前一種結(jié)構(gòu)。支承圈的磨平長度應(yīng)不小于3/4圈，末端厚度應(yīng)近于d/4。有支承圈的彈簧，其總?cè)?shù)

n1=n+(1.5~2.5）n1的尾數(shù)推薦為1/2圈，這樣工作較為平穩(wěn)。壓縮彈簧的結(jié)構(gòu)尺寸可由圖18-9求出。為了使彈簧端面和軸線垂直，重要用途的壓縮彈簧應(yīng)采用前一種結(jié)構(gòu)自由高度H0（即未受載時彈簧的高度）：自由高度H0（即未受載時彈簧的高度）：式(18-8)中，(n1+1)d和(n1-0.5)d分別為兩種結(jié)構(gòu)壓縮彈簧并緊時的高度Hs(圖18-10)。為了保證壓縮彈贊的穩(wěn)定性，彈簧的高徑比b=H0/D2不應(yīng)超過許用值。兩端固定的彈簧，b<5.3；一端固定另一端鉸支的彈簧，b<3.7。當(dāng)b大于許用值時，彈簧可能產(chǎn)生側(cè)彎現(xiàn)象(圖18-11a)。為了避免彈簧失穩(wěn)，應(yīng)在彈簧內(nèi)部加導(dǎo)向桿或在外部加導(dǎo)向套(圖18-11b）。導(dǎo)向桿和導(dǎo)向套與彈簧的間隙不應(yīng)過大，工作時需加油潤滑。式(18-8)中，(n1+1)d和(n1-0.5)d分別為彈簧設(shè)計基礎(chǔ)說課講解課件2.壓縮彈簧的特性曲線等節(jié)距圓柱螺旋彈簧，在彈性變形范圍內(nèi)，其變形又和載荷成正比，即兩者間為直線關(guān)系。圖18-12為圓柱螺旋壓縮彈簧的載荷一變形曲線，稱為彈簧特性曲線，圖中：F1─最小工作載荷，即彈簧在安裝位置時所受的壓力。彈簧不應(yīng)處于無載的自由狀態(tài)，F(xiàn)1能使彈簧可靠地穩(wěn)定在安裝位置上。按彈簧的功用，F(xiàn)1在(0.2-0.5)F2范圍內(nèi)選取。F2─最大工作載荷。彈簧在F2作用下，彈簧絲的最大應(yīng)力τ不應(yīng)超過材料的許用應(yīng)力[τ]；Flim─極限載荷。達(dá)到材料剪切屈服極限τs的載荷，稱為極限載荷。H1、H2、Hlim分別對應(yīng)于上述三種載荷作用時的彈簧高度(或長度)；2.壓縮彈簧的特性曲線λ1,λ2,λlim分別對應(yīng)于上述三種載荷作用時的彈簧變形。為了在F2作用時彈簧不致并緊，式(18-7)中已規(guī)定λ2<0.8nδ。如圖18-12所示，彈簧剛度在加載過程中，彈簧所儲存的能量為變形能E，即圖18-12中用小方格表示的面積。在彈簧工作圖中，應(yīng)繪有彈簧的特性曲線，以作為檢驗(yàn)和試驗(yàn)時的依據(jù)之一。λ1,λ2,λlim分別對應(yīng)于上述三種載荷作用時的彈簧變3.拉伸彈簧的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)拉伸彈簧卷制時已使各圈相互并緊，即δ=0。為了增加彈簧的剛性，多數(shù)拉伸彈簧在制成后已具有初應(yīng)力。拉伸彈簧端部做有掛鉤，以便安裝和加載。掛鉤的形式很多，常用的見圖18-13。其中半圓鉤環(huán)型（圖a)和圓鉤環(huán)型（圖b)的結(jié)構(gòu)制造方便，但這兩種掛鉤上的彎曲應(yīng)力都較大，只適用于中小載荷和不重要的地方。圖c所示為兩端具有可轉(zhuǎn)鉤環(huán)型，它的掛鉤是另外裝上去的活動鉤，故掛鉤下端及彈簧端部的彎曲應(yīng)力較前述兩種小。圖d為可調(diào)式拉伸彈簧，具有帶螺旋塊的掛鉤。圖c、d所示掛鉤適用于受變載荷場合，但成本較高。圖18-14是改進(jìn)的掛鉤形式，其端部彈簧圈直徑逐漸減小，因而彎曲應(yīng)力也相應(yīng)減小。3.拉伸彈簧的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)圓柱螺旋拉伸彈簧結(jié)構(gòu)尺寸的計算公式與壓縮彈簧相同，但在使用公式時應(yīng)注意拉伸彈簧的間距δ=0；計算彈簧絲展開長度和彈簧自由高度時應(yīng)把掛鉤部分的尺寸計入。圓柱螺旋拉伸彈簧結(jié)構(gòu)尺寸的計算公式與壓縮彈簧相同，但在使用公二、設(shè)計計算步驟設(shè)計彈簧時應(yīng)滿足以下要求：有足夠的強(qiáng)度；符合載荷一變形特性曲線的要求（即剛度條件）；不側(cè)彎等。通常的已知條件為：彈簧所承受的最大工作載荷F2，和相應(yīng)的變形量λ2，以及其他方面的要求(例如工作溫度、空間地位的限制等)。具體計算時，先根據(jù)工作條件選擇合宜的彈簧材料及結(jié)構(gòu)型式；然后運(yùn)用§18-2中