机械设计题库14_弹簧
机械设计——弹簧机构设计
“弹簧”被组入到各种机构中，发挥出弹簧各自的作用。
但相对于显著的要素部件来说，它担当的是辅助的角色。
但是，它与可靠性、高速运动性能、小型轻量化和操作性等之间有很深的关系。
即使在今后的技术进步中，弹簧也是一种重要的LCA部件。
弹簧的种类和特点「弹簧」按照形状分类如下。
【表1】按照形状分类的弹簧种类施加在弹簧上的负载：P和挠度（形变量）：δ成比例（线性）关系，根据「胡克定律」。
比例常数k称为「弹簧常数」。
【图1】显示了负载和形变之间的关系。
在这个图中，斜度表示弹簧常数：k。
利用这一特性，我们设计和制造了测量物体重量的“弹簧秤”、需要一定力量动作的安全阀用弹簧等。
（2）具有不同负载特性的弹簧弹簧的负载-形变关系除了上述（1）所述的线性特性以外，还有非线性的弹簧。
以压缩螺旋弹簧为例，其中负载和形变为非线性特性的有以下3种。
非线性压缩螺旋弹簧中[1]螺旋直径，[2]间距和[3]线径中的至少一个以上的设计参数，通过变换螺旋弹簧的位置，负载的增加，来实现线条或线条与座位表面相互接触。
・在拉伸弹簧中，即使在无负载的状态下，弹簧圈之间相互作用的力：可以形成初张力。
・这种初张力在由密着状态形成时，通过弹簧线在螺旋方向紧密缠绕扭转而获得的。
・在通过冷成型紧密卷绕加工形成弹簧的情况下，尽管在一定程度上产生了初张力，但是主动形成初始张力的弹簧被称为有初始张力的弹簧。
・没有初张力的弹簧和有初张力的弹簧的负载-形变量特性如下所示。
（【图1】）・【图1】的拉伸弹簧负载-形变量关系式用【公式A】来表示。
有初张力的弹簧拉伸弹簧的负载-形变量关系式用【公式B】来表示。
【公式A】负载P（N）=弹簧常量k（N/mm）x形变量δ（mm）【公式B】荷重P（N）=初张力Pi（N）由下述公式算出。
+弹簧常量k（N/mm）x形变量δ（mm）・初张力Pi（3）拉伸弹簧的各种形状拉伸螺旋弹簧的形状在弹簧特性面上有时不具有非线性，大致有圆筒形和双重拉伸两种。
弹簧题目知识点
弹簧题目知识点弹簧是一种具有弹性的物体，能够在受力后发生形变，当外力消失时能够恢复原状。
它在日常生活中随处可见，应用广泛。
了解弹簧的知识点有助于我们更好地理解其工作原理和应用场景。
本文将从弹簧的分类、工作原理、应用以及常见问题等方面进行介绍。
1. 弹簧的分类根据形状和用途，弹簧可以分为以下几种类型：1.1 压缩弹簧压缩弹簧是最常见的一种弹簧类型。
它通常是一个圆柱形的弹簧，当受到压缩力时，弹簧会发生压缩变形，当压力消失时，弹簧会恢复原状。
1.2 拉伸弹簧拉伸弹簧是另一种常见的弹簧类型。
它通常是一个细长的弹簧，当受到拉伸力时，弹簧会发生拉伸变形，当拉力消失时，弹簧会恢复原状。
1.3 扭转弹簧扭转弹簧是一种通过扭转变形产生弹性力的弹簧。
它通常是一个螺旋形状的弹簧，当受到扭转力时，弹簧会发生扭转变形，当扭力消失时，弹簧会恢复原状。
2. 弹簧的工作原理弹簧的工作原理基于胡克定律，即弹簧的形变与受到的力成正比。
胡克定律可以用以下公式表示：F = -k * x其中，F表示弹簧受到的力，k表示弹簧的弹性系数，x表示弹簧的形变。
当受到外力时，弹簧会发生形变，形变量与受力大小成正比。
当外力消失时，弹簧会根据弹性系数恢复原状。
3. 弹簧的应用弹簧有广泛的应用领域，在机械、建筑、电子等行业都扮演着重要的角色。
以下是一些常见的弹簧应用：3.1 悬挂系统汽车、自行车等交通工具的悬挂系统中通常使用弹簧来减震和支撑重量。
弹簧能够将路面的震动转化为弹性形变，使驾驶更加平稳舒适。
3.2 手表发条机械手表中使用的发条就是一种扭转弹簧。
发条能够储存能量，并通过释放能量驱动手表的机械运动。
3.3 玩具弹簧弹簧在玩具中也有广泛的应用，例如弹簧弹跳球、弹簧发条玩具等。
这些玩具利用弹簧的弹性能力实现各种有趣的动作和效果。
4. 弹簧的常见问题在使用弹簧的过程中，我们可能会遇到一些常见的问题。
以下是一些常见的弹簧问题及解决方法：4.1 弹簧断裂弹簧在长时间使用或外力过大的情况下可能会发生断裂。
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。
CT14型弹簧机构的常见故障的原因分析及处理
CT14型弹簧机构的常见故障的原因分析及处理首先，CT14型弹簧机构常见的故障之一是弹簧断裂。
弹簧断裂可能是由以下几个原因造成的：a)弹簧质量不合格，材质或工艺存在问题；b)弹簧过度疲劳，使用寿命超过了设计要求；c)弹簧负荷过大，超过了其承受能力。
针对这些原因，可以采取以下处理方法：a)使用质量可靠的弹簧，确保材质和工艺符合要求；b)定期更换弹簧，避免超过其使用寿命；c)根据设计要求选择适当的弹簧，并在操作过程中避免超负荷使用。
第二个常见故障是弹簧机构卡死。
造成卡死的原因可能有：a)弹簧机构的润滑不良，导致摩擦增加；b)弹簧机构的零部件磨损严重，使得运动不流畅；c)弹簧机构的结构设计存在缺陷。
针对这些原因，可以采取以下处理方法：a)定期清洁和润滑弹簧机构，确保润滑油或脂能够进入关键部位；b)定期更换磨损严重的零部件，保持机械表面的光滑度；c)改进结构设计，减少摩擦点，优化机械的运动性能。
第三个常见故障是弹簧机构的调节不准确。
造成调节不准确的原因可能有：a)操作人员对机械设备不熟悉，无法正确调节；b)机械设备本身存在精度问题，导致调节不准确。
针对这些原因，可以采取以下处理方法：a)培训操作人员，提高其对机械设备的熟悉程度；b)检查机械设备的精度，如果有问题，应及时调整或更换零部件。
第四个常见故障是弹簧机构的不稳定性。
造成不稳定性的原因可能有：a)弹簧机构的结构刚度不足，导致变形或振动；b)机械设备的支撑不稳定，使得整个系统发生晃动。
针对这些原因，可以采取以下处理方法：a)增加结构的刚度，可以通过增加材料的厚度或梁的宽度等方式实现；b)加强机械设备的支撑，确保其稳定性。
总结起来，CT14型弹簧机构常见的故障原因可以归结为弹簧断裂、卡死、调节不准确和不稳定性等。
对于这些故障，我们可以通过选择合适的弹簧、定期清洗和润滑、更换磨损严重的零部件、改进结构设计、培训操作人员、调整机械设备的精度和加强支撑等措施进行处理，以维护和延长CT14型弹簧机构的使用寿命和性能稳定性。
机械设计基础14—18章
14-1解I 为传动轴，II 、IV 为转轴，III 为心轴。
14-2解圆整后取d=37 mm 。
14-3解14-4解按弯扭合成强度计算，即：代入数值计算得：。
14-5解这两个轴都是心轴，只承受弯矩。
两种设计的简化图如下：图14.5 题14-5 解图图14.6 （a ）中，因为是心轴，故，查相关手册得：，则考虑到键槽对轴的削弱，直径再扩大4 % 。
得：图14.6 （b ）中，14-6解故。
14-7解由题可知，，若不计齿轮啮合及轴承摩擦的功率损失，则（i = Ⅰ, Ⅱ,Ⅲ）设：，则，，14-8解1. 计算中间轴上的齿轮受力中间轴所受转矩为：图14.8 题14-8 解图2. 轴的空间受力情况如图14.8 （a ）所示。
3. 垂直面受力简图如图14.8 （b ）所示。
垂直面的弯矩图如图14.8 （c ）所示。
4. 水平面受力简图如图14.8 （d ）所示。
水平面的弯矩图如图14.8 （e ）所示。
B 点左边的弯矩为：B 点右边的弯矩为：C 点右边的弯矩为：C 点左边的弯矩为：5. B 点和C 点处的合成最大弯矩为：6. 转矩图如图14.8 （f ）所示，其中。
7 ．可看出，B 截面为危险截面，取，则危险截面的当量弯矩为：查表得：，则按弯扭合成强度计算轴II 的直径为：考虑键槽对轴的削弱，对轴直径加粗4% 后为：14-9解该题求解过程类似于题14-8 。
在此略。
14-10解钢的切变模量，按扭转刚度要求计算，应使即14-11解1. 求该空心轴的内径空心轴的抗扭截面模量实心轴的抗扭截面模量令，即解得圆整后取。
2 ．计算减轻重量的百分率实心轴质量＝密度×体积空心轴质量空心轴减轻重量的百分率为42.12% 。
15-1答滑动轴承按摩擦状态分为两种：液体摩擦滑动轴承和非液体摩擦滑动轴承。
液体摩擦滑动轴承：两摩擦表面完全被液体层隔开，摩擦性质取决于液体分子间的粘性阻力。
根据油膜形成机理的不同可分为液体动压轴承和液体静压轴承。
工业设计概论 弹簧
工业设计概论弹簧
工业设计概论：弹簧
弹簧作为一种常见的机械零件，在工业设计中扮演着重要的角色。
它的设计不仅关乎产品的性能和功能，还涉及到产品的可靠性和使用寿命。
在工业设计中，弹簧的设计需要考虑多个因素，如材料选择、弹簧形状、弹簧尺寸等。
材料选择是弹簧设计中的关键因素之一。
弹簧的材料通常包括钢、不锈钢、铜等金属材料。
不同的材料具有不同的弹性模量和抗拉强度，因此在选择材料时需要根据弹簧的工作环境和要求进行合理的选择。
例如，对于需要抗腐蚀性能的弹簧，可以选择不锈钢材料；而对于需要高弹性的弹簧，则可以选择弹性较好的钢材料。
弹簧的形状也对其性能产生重要影响。
弹簧的形状多样，常见的包括螺旋弹簧、压缩弹簧、拉伸弹簧等。
不同形状的弹簧适用于不同的工作环境和载荷要求。
例如，螺旋弹簧适用于需要承受扭转力的场合，而压缩弹簧适用于需要承受压缩力的场合。
弹簧尺寸的设计也需要精确把握。
弹簧的尺寸包括直径、长度、圈数等参数，这些参数直接影响弹簧的工作性能和稳定性。
在设计弹簧尺寸时，需要考虑到弹簧的工作环境、承受的载荷以及使用频次等因素，以确保弹簧具有良好的弹性和稳定性。
弹簧作为一种重要的机械零件，在工业设计中具有不可替代的作用。
设计一个合理的弹簧不仅需要考虑材料选择、弹簧形状和尺寸等因素，还需要综合考虑产品的实际使用需求，以确保产品具有良好的性能和可靠性。
只有在工业设计中充分重视弹簧的设计，才能使产品更加出色和可靠。
弹簧设计试题及答案
弹簧设计试题及答案一、单选题（每题2分，共10分）1. 弹簧设计中，下列哪项不是弹簧的主要参数？A. 弹簧刚度B. 弹簧长度C. 弹簧线径D. 弹簧材料答案：D2. 弹簧的自由长度是指：A. 弹簧在拉伸状态下的长度B. 弹簧在压缩状态下的长度C. 弹簧在未受外力作用时的长度D. 弹簧在最大压缩状态下的长度答案：C3. 弹簧的刚度系数k与弹簧的线径d、弹簧的线圈直径D、弹簧的线圈数n之间的关系式为：A. k = G * d^4 / (8 * π^2 * D^3 * n)B. k = G * d^3 / (8 * π^2 * D^3 * n)C. k = G * d^4 / (8 * π^2 * D^3 * n)D. k = G * d^3 / (8 * π^2 * D^3 * n)答案：A4. 弹簧在设计时，为了提高其疲劳寿命，通常需要：A. 增加弹簧的刚度B. 减少弹簧的刚度C. 增加弹簧的线径D. 减少弹簧的线径答案：C5. 在弹簧设计中，弹簧的预紧力是指：A. 弹簧在最大压缩状态下的力B. 弹簧在最大拉伸状态下的力C. 弹簧在未受外力作用时的力D. 弹簧在初始状态下的力答案：D二、填空题（每空1分，共10分）1. 弹簧的刚度系数k与弹簧的线径d、弹簧的线圈直径D、弹簧的线圈数n之间的关系式为：k = G * d^4 / (8 * π^2 * D^3 * n)，其中G代表______。
答案：弹性模量2. 弹簧的自由长度是指弹簧在______状态下的长度。
答案：未受外力作用3. 弹簧在设计时，为了提高其疲劳寿命，通常需要增加弹簧的______。
答案：线径4. 弹簧的预紧力是指弹簧在______状态下的力。
答案：初始5. 弹簧的刚度系数k越大，表示弹簧的______越小。
答案：变形量三、简答题（每题5分，共10分）1. 弹簧设计时，如何确定弹簧的线径？答案：弹簧线径的确定需要考虑弹簧的工作条件、材料特性、预期寿命、载荷大小和频率等因素。
机械设计弹簧习题及答案
机械设计弹簧习题及答案第一篇：机械设计弹簧习题及答案1.圆柱形螺旋压缩弹簧支承圈的圈数取决于____。
A.载荷大小B.载荷性质C.刚度要求D.端部形式2.拧紧螺母时用的定力矩扳手，其弹簧的作用是_____。
A.缓冲吸振B.控制运动C.储存能量D.测量载荷3.弹簧指数C选得小，则弹簧_____。
A.刚度过小，易颤动B.卷绕困难，且工作时簧丝内侧应力大C.易产生失稳现象D.尺寸过大，结构不紧凑4.圆柱形螺旋弹簧的有效圈数按弹簧的____要求计算得到。
A.稳定性B.刚度C.结构尺寸D.强度5.圆柱形螺旋扭转弹簧可按曲梁受____进行强度计算。
A.扭转B.弯曲C.拉伸D.压缩6.曲度系数K，其数值大小取决于____。
A.弹簧指数CB.弹簧丝直径C.螺旋升角D.弹簧中径7.圆柱形螺旋弹簧的弹簧丝直径按弹簧的____要求计算得到。
A.强度B.稳定性C.刚度D.结构尺寸8.计算圆柱螺旋弹簧弹簧丝剖面切应力时，引用曲度系数K是为了考虑____。
A.卷绕弹簧时所产生的内应力B.弹簧丝表面可能存在的缺陷C.弹簧丝靠近弹簧轴线一侧要发生应力集中D.螺旋角和弹簧丝曲率对弹簧应力的影响以及切向力所产生的应力9.弹簧指数C选得大，则弹簧_____。
A.尺寸过大，结构不紧凑B.刚度过小，易颤动C.易产生失稳现象D.卷绕困难，且工作时簧丝内侧应力大10.弹簧采用喷丸处理是为了提高其_____。
A.静强度B.疲劳强度C.刚度D.高温性能［正确答案］答案：D、D、B、B、B、A、A、D、B、B第二篇：机械设计基础习题答案.机械设计基础(第七版)陈云飞卢玉明主编课后答案 chapter1 1-1 什么是运动副？高副与低副有何区别？答：运动副：使两构件直接接触，并能产生一定相对运动的连接。
平面低副－凡是以面接触的运动副，分为转动副和移动副；平面高副－以点或线相接触的运动副。
1-2 什么是机构运动简图？它有什么作用？答：用简单的线条和符号代表构件和运动副，并按比例定出各运动副位置，表示机构的组成和传动情况。
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弹簧
一 选择题
(1) C 不能用作弹簧材料。
A. 65
B. 65Mn
C. ZSnSb11Cu6
D. 60Si2MnA
(2) 采用热卷法制成的弹簧，其热处理方式为 B 。
A. 低温回火
B. 淬火后中温回火
C. 渗碳淬火
D. 淬火
(3) 圆柱螺旋弹簧的旋绕比是 B 的比值。
A. 弹簧丝直径d 与中径D
B. 中径D 与弹簧丝直径d
C. 弹簧丝直径d 与自由高度0H
D. 自由高度0H 与弹簧丝直径d
(4) 旋绕比C 选得过小则弹簧 D 。
A. 刚度过小，易颤动
B. 易产生失稳现象
C. 尺寸过大，结构不紧凑
D. 卷绕困难，且工作时内侧应力大
(5) 圆柱螺旋压缩弹簧可按曲梁受 D 进行强度计算。
A. 拉伸
B. 压缩
C. 弯曲
D. 扭转
(6) 圆柱螺旋扭转弹簧可按曲梁受 B 进行强度计算。
A. 扭转
B. 弯曲
C. 拉伸
D. 压缩
(7) 圆柱螺旋弹簧的有效圈数是按弹簧的 A 要求计算得到的。
A. 刚度
B. 强度
C. 稳定性
D. 结构尺寸
(8) 弹簧指数的值为 C 。
A 4<C
B 4=
C C 16~4=C
D 16≥C
(9) 今有Ⅰ、Ⅱ两个圆柱形螺旋拉伸弹簧，簧丝直径d 簧丝材料及弹簧有效圈数n 均相同，仅中径∏I >D D ，问：当外载荷P 相同时， A 弹簧变形大。
A Ⅰ弹簧
B Ⅱ弹簧
(10) 弹簧的有效工作圈数n 是按弹簧的 A 要求由计算来确定的。
A 刚度
B 强度
C 稳定性
D 安装和结构
(11) 有一圆柱形螺旋压缩弹簧，要装在一个内径为mm 42φ的容器中，弹簧丝直径mm d 5=，下列弹簧指数中，最大可选 C 。
A 6=C
B 7=
C C 8=C
D 9=C
(12) 圆柱形螺旋弹簧，当弹簧丝直径一定，弹簧指数C 选得过小时;所产生的缺点是 D 。
A 弹簧的尺寸太大
B 弹簧的刚度太小
C 弹簧丝的长度较大
D 弹簧圈制造困难
二 填空题
(1) 计算圆柱螺旋弹簧簧丝截面应力时，引进曲度系数是考虑 弹簧丝的升角和曲率对弹簧丝中应力的影响 。
(2) 圆柱螺旋压缩弹簧的最大工作载荷max F 通常应取为lim max 8.0F F ≤ 。
(3) 弹簧刚度是表示使弹簧产生单位变形时所需的力，刚度愈大，变形愈 小 ，需要的力愈 大 ，则弹簧的弹力就愈 大 。
(4) 65Mn 弹簧钢丝的抗拉强度极限随弹簧丝直径的增大而 减小 。
(5) 弹簧按其形状分为 螺旋弹簧 ; 环形弹簧 ; 碟形弹簧 ; 板簧 ; 平面涡卷弹簧;五种。
其中， 螺旋弹簧 应用最为广泛。
(6) 设计圆柱形螺旋弹簧时，弹簧指数不能过大，也不宜过小。
其原因是 过大易导致颤动和过软，过小则卷绕时弹簧丝受到强烈弯曲 。
(7) 弹簧指数C 和弹簧刚度F k 之间的关系为 D
k F 1∝。