弹簧设计基础知识
弹簧设计规范(全)
精心整理弹簧设计规范一、弹簧的功能弹簧是一种弹性元件，由于材料的弹性和弹簧的结构特点，它具有多次重复地随外栽荷的大小而做相应的弹性变形，卸载后立即恢复原状的特性。
很多机械正是利用弹簧的这一特点来满足特殊要求的。
其主要功能有：⑴、减振和缓冲，如车辆的悬挂弹簧，各种缓冲器和弹性联轴器中的弹簧等。
⑵、测力，如测力器和弹簧秤的弹簧等。
⑶、储存及输出能量，如钟表弹簧，枪栓弹簧，仪表和自动控制机构上的原动弹簧等。
计算方法。
三、弹簧使用的材料及其用途弹簧钢的的主要性能要求是高强度和高屈服极限和疲劳极限，所以弹簧钢材用较高的含碳量。
但是碳素钢的淬透性较差，所以在对于截面较大的弹簧必须使用合金钢。
合金弹簧钢中的主要合金元素是硅和锰，他们可以增强钢的淬透性和屈强比。
弹簧材料使用最广者是弹簧钢（SUP）。
碳素钢用于直径较小的弹簧，工艺多为冷拔成型，如：65#，75#，85#。
直径稍大，需用热成型工艺生产的弹簧多采用60Si2Mn，如汽车板簧，铁路车辆的缓冲簧。
对于高应力的重要弹簧可采用50CrV,常用于高级轿车板簧，发动机气门弹簧等。
其他弹簧钢材料还有：65Mn,50CrMn,30W4Cr2V等。
a、碳钢及合金钢：制造弹簧时，常加矽、锰、铬、钒及钼等金属元素于钢中，以增加弹簧之弹性及疲劳限度，且使其耐冲击。
因此要求弹簧材料具有较高的抗拉强度极限、弹性极限和疲劳强度极限，不易松弛。
同时要求有较高的冲击韧性，良好的热处理性能等。
常见的弹簧材料有优质碳素钢、合金钢和铜合金。
几种主要弹簧材料的使用性能和许用应力见表2。
106 D四、弹簧设计资料记号名称单位记号名称单位记号名称单位d 材料直径mm k 弹簧定数kgf/mm a1 腕长(作动点) mmD 弹簧平均径mm τ应力修正kgf/mm a2 腕长(固定点) mmNa 有效圈数δ变量mm E 弹性系数kgf/mm L 自由长mm Pi 初张力kgf SUS19,000 kgf/mm M 密着长mm K 应力修正系数- SWP21,000 kgf/mm G 横弹性系数kgf/mm2 e 弹簧指数D/d - kTd 弹簧定数kgfmm/degSUS 7000 kgf/mm2 L0 自由长mm σ弯曲应力kgf/mm SWPA、B 8000 kgf/mm2 a 自由角°P点作动点-SUWC φd 使用的角(变量) °P0点固定点-P 弹簧荷重kgf R 荷重作用半径mm kb 弯曲修正系数-压缩弹簧(无研磨)压缩弹簧(研磨)弹簧定数：K=（G×d4）/（8×D3×Na）弯曲应力：τ=（8×D×P）/（πd3）×KK=（4C-1）/（4C-4）+0.615/C荷重：P=K×δ（安全确认）安全角（间隔角）：14度以下弹簧指数：4—13扭转应力：容许限界以下第1荷重（A）：0.8L以下第2荷重（B）：1.2M以上引张弹簧荷重：P=kδ+Pi初张力：Pi=（πd4G）/（800D2）弹簧定数：K=（Gd4）/（8D3Na）弯曲应力：τ=（8DP）/（πd3）×k自由长：L0=d(N+1)+2.2(D-d)（安全确认）扭转应力：容许限界以下弯曲应力：容许限界以下初张力的减少：（最大引张时）扭力弹簧(臂长度的场合)弹簧定数不清：kTd=（Ed4）/[3667D×N+389(a1+a2)]荷重：P=（kTd×φd）/R弯曲应力：σ=（Ed×φd）/（360D×N）σ=（32P×R）/（πd3）×kb(安全确认)：kb=（4C2–C-1）/[4C(C-1)]弯曲应力：容许限界以下4.1、弹簧设计使用的基本公式4.1.2、有初始张力的拉伸弹簧+4.2、设计弹簧时应考虑的因素G压缩弹簧分别表示螺旋两端的端部磨平圈数图a-c中闭口型，X1=X2=1图（g4～22为0.83以上。
弹簧设计及基础知识
弹簧知识简介1、功用1）控制机械运动（内燃机中的阀门弹簧，离合器中的控制弹簧）；2）吸收振动和冲击能量（缓冲弹簧，联轴器中的吸振弹簧）3）储蓄能量（钟表弹簧）4）测量力的大小（弹簧秤）5）在电器中，弹簧常用来保证导电零件的良好接触或脱离接触。
2、种类按受力性质，分为拉簧、压簧、扭簧和弯曲弹簧；按形状，分为螺旋弹簧、碟形弹簧、环形弹簧、板弹簧、盘簧等压缩弹簧拉伸弹簧扭转弹簧蜗卷弹簧板弹簧片弹簧3、材料弹簧材料应具有高的弹性极限、疲劳极限、冲击韧性和良好的热处理性能。
在选择弹簧材料时，应考虑到弹簧的使用条件、功用及其重要程度。
所谓使用条件是指载荷性质、大小及其循环特性，工作温度和周围介质情况。
钢是最常用的弹簧材料。
受力较小又要求防腐蚀、防磁等特性时，可以采用有色金属。
弹簧的疲劳强度和抗冲击强度在很大程度上取决于弹簧的表面状况，所以弹簧材料的表面必须光洁，没有裂缝和伤痕等缺陷。
非金属弹簧材料主要是橡胶，近年来正发展用塑料制造弹簧。
4、弹簧制造弹簧卷绕方法有冷卷法和热卷法。
弹簧丝直径在8mm以下的用冷卷法，以上用热卷法。
冷态下卷制的弹簧多用冷拉的、经预热处理的优质碳素弹簧钢丝，卷成后一般不再经淬火处理，只经低温回火以消除内应力。
在热态下卷制的弹簧卷成后必须经过热处理。
在弹簧制成后，如再进行一次强压处理一般可提高其承载能力25％。
若经过喷丸处理则可提高承载能力20％，使用寿命2～2.5倍。
强压处理是使弹簧在超过极限载荷下受载6h～48h，从而在弹簧丝内产生塑性变形和有益的残余应力，由于残余应力的符号与工作应力相反，因而弹簧在工作时的最大应力（实线）比未经强压处理的弹簧（虚线）小，所以可提高弹簧的承载能力。
强压处理是弹簧制造的最后一道工序。
为了保持有益的残余应力，强压后的弹簧不允许再进行任何热处理。
同理，经强压处理的弹簧也不宜在较高温度（150℃~450℃）和长期振动的地方应用。
由于金属的性质，冷作变形会使腐蚀过程加速，因此在有腐蚀性介质的环境中也不宜采用强压处理的弹簧。
机械设计-弹簧
机械设计-弹簧1. 弹簧的基本概念和用途弹簧是一种具有弹性的物体，常用于机械设计中的各种装置和系统中。
它的主要作用是存储和释放能量，为机械装置提供可调节的力和挠度。
在许多机械装置中，弹簧能够起到平衡力、缓冲冲击、保持位置、传递力等重要作用。
2. 弹簧的分类弹簧可以按照其形状、材料和用途进行分类。
2.1 形状分类常见的弹簧形状有压缩弹簧、拉伸弹簧、扭转弹簧和扁平弹簧等。
这些弹簧根据其形状和功能的需要，分别应用于不同的机械装置中。
•压缩弹簧：承受压缩载荷，将压力转化为弹性变形。
•拉伸弹簧：承受拉伸载荷，将拉力转化为弹性变形。
•扭转弹簧：承受扭转载荷，将扭矩转化为弹性变形。
•扁平弹簧：形状较宽而薄，在机械装置中提供弹性支撑或稳定功能。
2.2 材料分类弹簧可以根据其材料的特性进行分类，常见的弹簧材料包括钢、合金和橡胶等。
每种材料都有其特定的弹性模量、延展性和耐腐蚀性能，适用于不同的弹簧设计和使用环境。
•钢弹簧：使用普通碳钢、合金钢等材料制成，具有高弹性模量和较高加载能力。
•合金弹簧：使用合金材料制成，具有良好的耐腐蚀性和耐高温性能，并可以调整弹性模量和强度等特性。
•橡胶弹簧：由橡胶材料制成，具有较好的减震和隔振效果，广泛应用于汽车悬架系统等领域。
2.3 用途分类弹簧根据其在机械装置中的使用目的和功能需求，可以进一步进行用途分类。
•平衡弹簧：用于平衡机械装置中的负载，使装置处于平衡状态。
•缓冲弹簧：用于吸收和分散冲击和震动能量，保护装置和零部件免受损坏。
•传感器弹簧：用于测量和传递力量或位移，从而实现精确的控制和调节。
•锁紧弹簧：用于保持部件之间的固定位置，防止因振动和松动而引起的误差。
3. 弹簧的设计和计算弹簧设计和计算是机械设计过程中的重要一环，它涉及到弹簧的形状、尺寸、材料选用和弹性变形等方面的考虑。
以下是弹簧设计和计算的主要内容。
3.1 弹簧刚度与变形弹簧的刚度是指单位变形下所受的力的大小，反映了弹簧的硬度和弹性。
弹簧设计基础知识
弹簧设计基础知识弹簧是一种具有弹性的零件，其具有压缩或拉伸时能够恢复原状或接近原状的特性。
在工程设计中，弹簧被广泛应用于各种领域，如机械、航空航天、汽车、电子等。
在进行弹簧设计时，需要掌握一些基础知识。
1.弹力学基础：弹簧的设计是基于弹性力学原理的，需要掌握弹性力学的基本概念和公式，如胡克定律、应力、应变、弹性模量等。
这些基础知识是理解和计算弹簧的重要基础。
2.弹簧的材料：弹簧一般由金属材料制成，最常用的材料包括钢、不锈钢和合金钢等。
在设计弹簧时，需要了解不同材料的力学性能，如弹性极限、屈服强度、延伸率等。
选择合适的材料可以使弹簧具有较好的弹性和耐久性。
3.弹簧的类型：弹簧的类型多种多样，常见的包括扭簧、拉簧和压簧等。
不同类型的弹簧有不同的设计原则和应用场景。
了解各种类型的弹簧的特点和应用可以帮助设计出更合适的弹簧。
4.弹簧的基本参数：在设计弹簧时，需要确定一些基本参数，如弹簧的工作压力、使用温度、变形量和周期等。
这些参数是确定弹簧的尺寸和材料的重要依据。
5.弹簧的设计过程：弹簧的设计过程包括计算弹性变形量、确定弹簧的几何尺寸、选择适当的材料和验证弹簧的可靠性。
在设计过程中，需要根据具体的工程要求和使用条件合理选择设计参数。
6.弹簧的测试和验证：设计完成后，需要对弹簧进行测试和验证，以确保其性能和可靠性符合设计要求。
常用的测试方法包括拉伸试验、扭转试验和疲劳试验等。
根据测试结果可以对弹簧进行调整和改进。
7.弹簧的应用范围：弹簧广泛应用于各个领域，如机械传动、振动控制、减震和支撑等。
在设计弹簧时，需要了解弹簧在不同应用中的特点和设计要求。
弹簧设计是一门复杂而有挑战性的工程学科，需要结合理论知识和实践经验进行设计和优化。
掌握弹簧的基础知识是进行弹簧设计的基础，只有深入理解弹簧的力学特性和设计要求，才能设计出性能良好的弹簧。
弹簧设计基础知识概要55页PPT
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29、在一切能够接受法律支配的人类 的状态 中，哪 里没有 法律， 那里就 没有自 由。— —洛克
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30、风俗可以造就法律，也可以废除 法律。 ——塞·约翰逊
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
弹簧设计基础知识概要
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26、我们像鹰一样，生来就是自由的 ，但是 为了生 存，我 们不得 不为自 己编织 一个笼 子，然 后把自 己关在 里面。 ——博 莱索
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27、法律如果不讲道理，即使延续时 间再长 ，也还 是没有 制约力 的。— —爱·科 克
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28、好法律是由坏风俗创造出来的。 ——马 克罗维 乌斯
机械设计手册弹簧设计
机械设计手册弹簧设计
摘要：
1.弹簧设计的基本概念与分类
2.弹簧设计的主要参数与公式
3.弹簧设计的一般流程与方法
4.弹簧设计的应用实例与分析
正文：
一、弹簧设计的基本概念与分类
弹簧设计是机械设计手册中的一个重要组成部分，主要涉及对弹簧的类型、结构、材料等方面的设计。
弹簧根据其形状和功能可以分为多种类型，如螺旋弹簧、圆柱弹簧、平板弹簧等。
每种类型的弹簧都有其独特的应用场景和设计要求。
二、弹簧设计的主要参数与公式
弹簧设计的主要参数包括线径、弹力、自由长度、工作长度等。
在设计过程中，需要根据这些参数选择合适的弹簧材料和结构。
弹簧设计中常用的公式包括弹簧刚度公式、弹簧变形量公式等，通过这些公式可以计算出弹簧在受力情况下的性能参数。
三、弹簧设计的一般流程与方法
弹簧设计的一般流程包括需求分析、参数计算、结构设计、材料选择、性能分析等。
在设计过程中，需要根据实际需求分析弹簧的工作环境、受力情况等，然后根据需求选择合适的弹簧类型和结构。
在材料选择方面，需要根据弹
簧的性能要求选择合适的材料，并进行相应的性能分析。
四、弹簧设计的应用实例与分析
弹簧设计在各种机械设备中都有广泛应用，如在汽车悬挂系统中，弹簧用于缓冲车身与地面之间的冲击；在电子设备中，弹簧用于固定和保护元件等。
通过对这些应用实例的分析，可以更好地了解弹簧设计的实际应用和性能要求。
总之，弹簧设计是机械设计手册中一个重要的领域，需要综合考虑弹簧的类型、结构、材料等因素，以实现良好的性能和应用效果。
机械设计常用件：弹簧的基础知识汇总
弹簧是机械和电子行业中广泛使用的一种弹性元件，弹簧在受载时能产生较大的弹性变形，并把机械功或动能转化为变形能，而在卸载后弹簧的变形消失并恢复到原状，同时将变形能转化为机械功或动能。
弹簧的载荷与变形之比称为弹簧刚度，刚度越大，则弹簧越硬。
一、弹簧的作用缓冲和减振。
如汽车、火车车箱下的减振弹簧，各种缓冲器的缓冲弹簧等；控制机构的运动。
如内燃机中的阀门弹簧，离合器中的控制弹簧等；储存及输出能量。
如钟表弹簧、枪闩弹簧等；测量力的大小。
如弹簧秤，测力器中的弹簧等；二、弹簧的分类按受力性质弹簧分为：拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧和弯曲弹簧。
拉伸弹簧(简称拉簧)是承受轴向拉力的螺旋弹簧，拉伸弹簧一般都用圆截面材料制造。
在不承受负荷时，拉伸弹簧的圈与圈之间一般都是并紧的没有间隙。
压缩弹簧(简称压簧)是承受向压力的螺旋弹簧，它所用的材料截面多为圆形，也有用矩形和多股钢萦卷制的，弹簧一般为等节距的，压缩弹簧的圈与圈之间有一定的间隙，当受到外载荷时弹簧收缩变形，储存形变能。
扭转弹簧属于螺旋弹簧。
扭转弹簧可以存储和释放角能量或者通过绕簧体中轴旋转力臂以静态固定某一装置。
扭转弹簧的端部被固定到其他组件，当其他组件绕着弹簧中心旋转时，该弹簧将它们拉回初始位置，产生扭矩或旋转力。
还有两种不常见的空气弹簧和碳纳米管弹簧；空气弹簧是在柔性密闭容器中加入压力空气，利用空气的可压缩性实现弹性作用的一种非金属弹簧，用在高档车辆的悬架装置中可以大大改善车辆的平顺性，从而大大提高了车辆运行的舒适性，所以空气弹簧在汽车、铁路机车上得到了广泛的应用。
碳纳米管弹簧：需要先制出碳纳米管薄膜，再利用纺丝技术将碳纳米管薄膜纺成碳纳米管弹簧。
直径可以达上百微米，而长度可以达几厘米，有望应用于可伸缩导体、柔性电极、微型应变传感器、超级电容器、集成电路、太阳能电池、场发射源、能量耗散纤维等领域，还有望应用于医疗器械，比如拉力传感绷带等。
三、弹簧的材料和许用应力弹簧在工作中常受交变和冲击载荷，又要求有较大的变形，所以弹簧材料应具有高的抗拉强度、弹性极限和疲劳强度。
机械设计——弹簧机构设计
机械设计——弹簧机构设计弹簧机构是一种常见的机械设计中的重要部件。
它由弹簧和与之配合的其他零件组成，能够将能量储存起来，并在需要时释放出来。
弹簧机构广泛应用于各种机械装置中，包括汽车悬挂系统、钟表发条、射击器械等。
在弹簧机构的设计中，需要考虑的重要因素包括弹簧的选材、弹簧的形状和尺寸、弹簧的预紧力、弹簧的刚度等。
选材是弹簧机构设计中的第一步，需要根据机械装置的工作条件选择合适的弹簧材料，常用的弹簧材料包括钢、铁、铜、合金等。
弹簧的形状和尺寸需要根据机械装置的工作要求来确定，常见的弹簧类型有螺旋弹簧、拉伸弹簧、压缩弹簧等。
弹簧的预紧力是指弹簧在装配过程中受到的初次拉伸或压缩力，需要根据机械装置的要求和弹簧的特性来确定。
预紧力的大小直接影响到弹簧机构的工作效果和寿命，过小的预紧力会导致弹簧工作无效，过大的预紧力则会导致弹簧过早疲劳失效。
弹簧的刚度是指弹簧在受到外力作用时的变形程度，可以通过弹簧的刚度系数来描述。
刚度系数越大，表示弹簧在受到外力作用时变形越小，从而能够提供更大的力矩或扭矩。
刚度系数的选择需要根据机械装置的工作要求来确定，过小的刚度系数会导致机械装置运行不稳定，过大的刚度系数则会导致机械装置运行阻力大，能量损耗大。
在弹簧机构的设计过程中，还需要考虑到弹簧的安全系数和寿命。
安全系数是指弹簧的实际工作强度与设计强度之间的比值，一般建议选择安全系数大于1.5、寿命是指弹簧在一定工作条件下的工作时间，需要根据机械装置的使用频率和要求来确定，一般通过弹簧的疲劳试验来评估。
弹簧机构设计的成功与否直接影响到机械装置的性能和可靠性。
在进行弹簧机构设计时，需要综合考虑机械装置的工作要求、弹簧材料的特性和弹簧的力学特性等因素，合理选择弹簧类型、尺寸和预紧力，并进行弹簧的应力分析和疲劳寿命评估，从而确保弹簧机构的稳定性和可靠性。
总结起来，弹簧机构设计是一项具有挑战性的任务，在设计过程中需要考虑多个因素对机械装置的影响，并进行合理的选择和计算。
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特点：弯曲应力小。适用于变载荷 的场，但成本较高。
拉伸弹簧的结构尺寸计算与压缩弹簧相同。
二、弹簧的制造 制造过程：卷绕、端面加工(压簧)或拉钩制作（拉簧 或扭簧）、热处理和工艺性试验。
冷卷：d<10 mm → 低温回火，消除应力 热卷：d≥ 10 mm，卷制温度：800~1000℃ → 淬火、回火 ▲ 对于重要压缩弹簧，为了保证承载面与轴线垂直， 强压处理：将弹簧预先压缩到超过材料的屈服极限， 端部应磨平 并保持一定时间后卸载，使簧丝表面层产生与工作应
除油→酸洗→镀锌→ 蓝色 防锈(视产品要求) 5μ m 以上 镀锌 发蓝 6 (Zn) 五彩 除油→酸洗→镀锌→ 五彩(赤橙 防锈(视产品要求) 5μ m 以上 锌 发五彩 黄绿青) 白锌 除油→酸洗→镀锌→ 烘干 白色 防锈(视产品要求) 5μ m 以上
三 拉伸(压缩)弹簧的设计计算
λmax t 间距: δ ≥ 节距：t = d +δ 0.8n H0 λmax --最大变形量。F2为最大载荷 π D2 通常 t≈(0.3~0.5)D2 , α=5˚~9˚ πD2 n1 弹簧丝的展开长度: L= cosα 自由高度: Hs Hs 两端并紧不磨平结构： H0=nδ +(n1+1)d 对于两端并紧磨平结构 并紧高度： Hs = H0=nδ +(n1-0.5)d 螺旋升角： α=arctg
n为有效圈数
为使工作平稳，n1的尾数 取1/2
磨平
不磨平
2、 a) b) c)
拉伸弹簧 各圈相互并紧δ =0； 制作完成后具有初拉力； 端部做有拉钩，以便安装和加载。
拉钩形式：半圆钩环型、圆钩环型、 改进后的结构 转钩、可调转钩。
特点：结构简单、制造容易、但弯曲应力 大。应用于中小载荷与不重要的场合。
白色
弹簧电镀相关资料
弹簧电镀相关资料
N O 表面处理 5 镀锡(Sn) 黑锌 蓝锌 简单工艺介绍 除油→酸洗→镍底→ 镀锡 除油→酸洗→镀锌→ 发黑 镀后颜色 亮白色 黑色 用途 镀层厚度 盐雾试验标准 24H以上 2H 2H 2H 2H
便于焊锡，导电性 3~5μ m 一般。 防锈(视产品要求) 5μ m 以上
按形状分 分类 螺旋弹簧 按受载分 环形弹簧 碟形弹簧 平面涡圈弹簧 仪表中储能用 板弹簧
潘存云教授研制
圆柱形 截锥形 拉伸弹簧 压缩弹簧 扭转弹簧
特种弹簧
潘存云教授研制
二 圆柱螺旋弹簧的结构、制造方法、 材料及许用应力
一、圆柱螺旋弹簧的结构形式 1、圆柱螺旋压缩弹簧
变形用
压缩弹簧在自由状态下，各圈之间留有一定间距δ 。 支承圈或死圈----两端有3/4~5/4圈并紧，以使弹簧站 立平直，这部分不参与变形。 磨平长度不小于3/4圈，端部厚度近似为d/4 端部磨平----重要弹簧 d/4 端部不磨平---- 一般用途 δ 压缩弹簧的总圈数： n1 = n+(1.5~2.5)
F F max min 0 lim Fmin F0 Fmax Flim
潘存云教授研制
三、弹簧受载时的应力与变形 F D2/2 1、簧丝受力分析 B 弹簧受轴向载荷F时，作用 A 在轴向截面A-A上的力有： α 轴向力： F F F” 扭矩： T=F· D2/2 α B 在法面B-B上的力有： A 横向力: F” =Fcosα A-A 轴向力: F’ =Fsinα T 扭矩： T’=Tcosα 弯矩： M=Tsinα ∵ α =5˚ ~9˚ ∴ sinα≈ 0, cos α≈ 1 F 故截面B-B上的载荷可近似取为： 扭矩： T’=F· D2/2 横向力：F
H0
弹簧势能 E
自由高度
2、拉伸弹簧的特性曲线 a)没有预应力
F
Fmax
Flim
特性曲线通 Fmin 过坐标原点 λmin
λ
λmax λlim F F max min lim Fmin Fmax Flim
潘存云教授研制
Flim 2、拉伸弹簧的特性曲线 Fmax F 特性曲线不通 b)有预应力 过坐标原点。 F min 若工作载荷小于克服预应 力所需的初拉力F0，则弹簧 F0 λ λmin 不会变形；只有当F>F0时弹 λmax 簧才开始变形。 λlim
F2 λmax δ
一、几何尺寸计算
t
α
D2
(n1+1)d (n1-0.5)d
圆柱螺旋弹簧几何尺寸计算
单位：mm 参数名称及代号 中径D 内径D1 外径D2 旋绕比C 压缩弹簧厂细比b b=H0/D2 计算公式 压缩弹簧 D=Cd D1=D-d D2=D+d C=D/d 拉伸弹簧 备 注
取标准值
b在1~5.3的范围选取
两端并紧，磨平； H0≈pn+(1.5~2)d 自由高度或长度H0 两端并紧，不磨平； H0≈pn+(3~3.5)d 工作高度或长度 H1 H1 …….H1 Hn = H0 +λn
H0 =nd+Hh
Lh为钩环展开长度
Hn = H 0 + λn
λn ---工作变形量
有效圈数n
Gd 有预应力的拉伸弹簧 n=---------λmax 8(Fmax-F0) 压缩弹簧或 Gd λ 无预应力的拉伸弹簧 n=--------8FmaxC3 max
n〉2
续表
参数名称及代号
圆柱螺旋弹簧几何尺寸计算
单位：mm
计算公式 压缩弹簧 拉伸弹簧 备 注
总圈数n1
冷卷： n1=n+(2~2.5) YII型热卷： n1=n+(1.5~2) p=(0.28~0.5)D δ =p-d π Dn1 L=----cosα
n1=n
拉伸弹簧n1尾数为1/4、 1/2、3/4、整圈，推 荐用1/2圈
弹簧的许用应力主要取决材料品质、热处理方法、载荷性质、 弹簧的工作条件和重要程度，以及簧丝的尺寸等
在选取材料和确定许用材料试,如下情况应适当调整 A 对重要弹簧,其损坏对整个机器有重大影响时,许用应 力应适当降低 B 经强压处理的弹簧,能提高其疲劳极限,对改善载荷下 的松弛有明显效果,可是适当 提高许用应力 C 经喷丸处理的弹簧,能适当提高疲劳强度或疲劳寿命, 其许用应力可提高20% D 工作温度超过60° c 时应对其切变模量进行修正,其 修正公式 Gt=Kt*G G 常温下的切变模量 Gt 工作温度下的切变模量 Kt 温度修正系数
24H以上
24H以上 连续喷8H,WKS IJL 16H(欧230标 准)24H以上 JIS 3H(连续喷雾) JIS 3H(连续喷雾)
3
镀银(Ag)
银色
4
除油→酸洗→打铜底 电解 (必要时)→镀镍(滚镀) 镀镍 (Ni) 无电 除油→酸洗→镍底(镍 解 磷合金化学分解)
白色
防腐性佳，焊锡， 3~5μ m 导电耐磨性。 耐蚀性好(较电解) 镀层均匀。 3~5μ m
QSi3-1 QSn4-3
450
270 270
600
360 360
750
450 450
耐腐蚀，耐高温， –40~300 48~53HRC 潘存云教授研制 适用于做较大的 弹簧
–40~120 90~100HBS 耐腐蚀，防磁好
表16—2 碳素弹簧钢丝的抗拉强度极限
钢丝直径 d/ mm 组 别
0.2 0.3 0.5 0.8 1.0 1.2 1.6 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 6.0 8.0
F
压缩弹簧的 特性曲线
λ
F1
F2 Flim
潘存云教授研制
最小工作载荷: Fmin=（0.1~0.5）Fmax 最小变形--- λmin
最大工作载荷--- Fmax 在Fmax的作用下，τ
弹簧在安装位置所受压 力，它能使弹簧可靠地 稳定在安装位置上。
F Fmin
Fmax
Ek arctg
Flim
压缩弹簧的 特性曲线
0.4σB 640
0.5σB 800
–40~120
弹性和回火稳定性 –40~200 45~50HRC 好，易脱碳，用于 制造受重载的弹簧。
有高的疲劳极限， 弹性、淬透性和回 –40~210 45~50HRC 火稳定性好，常用 于承受变载的弹簧
合金弹 簧钢丝
50CrVA
450
600
750
4Cr13 青铜丝
表16—1 螺旋弹簧的常用材料和许用应力
材 料
许用切应力 / MPa
[τI] [τII]
名 称
牌号 Ⅰ类弹簧 Ⅱ类弹簧 Ⅲ类弹簧 温度℃
[τIII]
推荐使用 推荐硬度 特性及用途 范围
强度高，性能好， 但尺寸大了不易淬 透，只适用于小弹 簧。
碳素弹簧 钢丝Ⅰ, 65、70 0.3σB Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ 60Si1Mn 480
选用原则： 充分考虑载荷条件（载荷的大小及性质、工作温 度和周围介质的情况）、功用及经济性等因素。一般 应优先采用碳素碳簧钢丝。 2、弹簧的许用应力 弹簧按载荷分为三类： I类弹簧： 受变载荷作用次数>106，或很重要的弹簧。 II类弹簧：受变载荷作用次数在103 ~ 105 ，或受冲击 载荷的弹 簧，或受静载荷的重要弹簧。 III类弹簧：受变载荷作用次数在<103 ，或受静载荷 的弹簧。
经强压处理可提高承载能力。
力相反的残余应力，受载时可抵消一部分工作应力。
▲ 拉伸弹簧，为了便于联接与加载，两端制有拉构。
工艺试验包括：耐冲击、疲劳等试验。
三、弹簧的材料及许用应力 1、弹簧的材料 要求：高的弹性极限、疲劳极限、一定的冲击韧性、 塑性和良好的热处理性能。 材料：优质碳素弹簧钢、合金弹簧钢、有色金属合金。 碳素弹簧钢：含碳量在0.6~0.9%之间，如65、70、85 优点：容易获得、价格便宜、热处理后具有较高的强 度，适宜的韧性和塑性。 缺点：当d>12 mm，不易淬透，故仅适用于小尺寸的 弹簧。 合金弹簧钢：硅锰钢、铬钒钢。 优点：适用于承受变载荷、冲击载荷或工作温度较高 的弹簧。 有色金属合金：硅青铜、锡青铜、铍青铜。