第16章 弹簧教学文案
弹簧的原理和应用教案设计
弹簧的原理和应用教案设计一、引言弹簧作为一种常见的机械装置，广泛应用于工程、机械、汽车等众多领域。
在此教案中，我们将带领学生了解弹簧的原理和应用，通过实验和讨论，让学生更深入地理解弹簧的工作原理和其在实际生活中的应用。
二、教学目标1.了解弹簧的定义和分类；2.掌握弹簧的基本原理；3.了解弹簧在实际应用中的作用；4.能够通过实验观察和讨论，探究弹簧的工作原理。
三、教学内容3.1 弹簧的定义和分类1.弹簧的定义：弹簧是一种长条形或盘形的弹性金属装置，能够在受力作用下发生变形，并在去除外力后恢复原状。
2.弹簧的分类：–按形状分类：圆柱形弹簧、盘形弹簧、螺旋形弹簧等；–按材料分类：钢制弹簧、橡胶弹簧、气体弹簧等；–按用途分类：扩展弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧等。
3.2 弹簧的基本原理1.弹性力的产生：弹簧的弹性力是通过弹性变形产生的，当外力作用于弹簧时，使弹簧发生变形，弹簧内部的分子间力发生变化，从而产生弹性力。
2.胡克定律：胡克定律描述了弹簧的弹性变形与受力的关系，公式为 F= kx，其中 F 表示弹性力，k 表示弹簧的弹性系数，x 表示弹簧的伸长长度。
3.力的平衡：弹簧在受力作用下，会产生形变，当作用在弹簧上的外力平衡弹簧的弹性力时，达到力的平衡状态。
3.3 弹簧的应用1.弹簧在机械领域的应用：–悬挂系统：弹簧作为悬挂系统中的重要组成部分，能够缓冲车辆运动时的震动，提高乘坐的舒适度；–制动系统：弹簧在制动系统中起到保持刹车片与刹车盘接触的作用，从而实现制动效果；–传动系统：弹簧作为传动系统中的一种弹性元件，能够实现机械装置的联结和转动的平稳性。
2.弹簧在生活中的应用：–家具：弹簧在床垫、沙发等家具中的应用，能够提供更好的支撑和舒适度；–文具：弹簧夹在文具中起到固定纸张的作用，如文件夹、回形针等；–其他应用：弹簧还广泛应用于各类工具、电器和玩具等领域。
四、教学过程4.1 导入新知通过播放介绍弹簧的视频，激发学生对弹簧的兴趣，并引出弹簧的定义和分类。
初中物理弹簧问题教案
初中物理弹簧问题教案1. 让学生了解弹簧的概念，知道弹簧是一种能够发生弹性形变的物体。
2. 让学生掌握弹簧测力计的原理，学会正确使用弹簧测力计测量力的大小。
3. 通过实验和观察，让学生了解弹簧的弹性特性，包括弹性形变、弹性限度等。
4. 培养学生对周围生活中弹力应用的实例有浓厚的兴趣，体会科学技术的价值。
二、教学内容1. 弹簧的概念和特性2. 弹簧测力计的原理和使用方法3. 弹簧的弹性形变和弹性限度4. 弹簧在生活中的应用三、教学重点与难点1. 教学重点：弹簧的概念、弹簧测力计的使用方法、弹簧的弹性形变和弹性限度。
2. 教学难点：弹簧测力计的原理、弹簧的弹性限度。
四、教学方法1. 采用实验演示法，让学生直观地了解弹簧的弹性特性。
2. 采用讲授法，讲解弹簧的概念、弹簧测力计的原理和使用方法。
3. 采用问题驱动法，引导学生思考和探讨弹簧的弹性形变和弹性限度。
4. 采用案例分析法，分析弹簧在生活中的应用。
五、教学过程1. 导入新课通过展示弹簧的图片，让学生猜测弹簧的特性，引发学生对弹簧的好奇心，激发学生的学习兴趣。
2. 讲解弹簧的概念和特性讲解弹簧的定义，让学生了解弹簧是一种能够发生弹性形变的物体。
讲解弹簧的弹性特性，包括弹性形变、弹性限度等。
3. 演示弹簧测力计的使用方法通过实验演示，让学生了解弹簧测力计的原理，学会正确使用弹簧测力计测量力的大小。
4. 探究弹簧的弹性形变和弹性限度让学生通过实验和观察，探究弹簧的弹性形变和弹性限度，引导学生思考和探讨弹簧的弹性特性。
5. 分析弹簧在生活中的应用通过案例分析，让学生了解弹簧在生活中的应用，体会科学技术的价值。
6. 总结与评价对本节课的内容进行总结，对学生的学习情况进行评价，布置课后作业。
六、课后作业1. 制作一个简易的弹簧测力计，并进行测量力的大小的实验。
2. 收集生活中的弹簧应用实例，进行分析和总结。
3. 思考和探讨弹簧的弹性形变和弹性限度在实际应用中的意义。
高中物理弹簧技巧讲解教案
高中物理弹簧技巧讲解教案
学科：物理
年级：高中
教学目标：
1. 了解弹簧的基本原理和特点；
2. 掌握计算弹簧的力学性质；
3. 能够应用弹簧的知识解决问题。
教学内容：
1. 弹簧的定义和分类；
2. 弹簧的受力分析；
3. 弹簧的弹性系数计算；
4. 弹簧的应用场合。
教学过程：
一、导入（5分钟）
通过一个简单的实验或现象引入弹簧的概念，引起学生的兴趣。
二、概念讲解（15分钟）
1. 弹簧的定义和分类：简单介绍弹簧的基本概念和分类方式；
2. 弹簧的受力分析：讲解弹簧受力的基本原理和分析方法。
三、计算演练（20分钟）
1. 弹簧的弹性系数计算：通过公式计算弹簧的弹性系数；
2. 实例演练：让学生通过实例练习计算弹簧的弹性系数。
四、实验操作（20分钟）
设计一个简单的实验，让学生通过实验测量不同弹簧的弹性系数，并进行数据处理和分析。
五、应用拓展（15分钟）
讨论弹簧在实际生活中的应用，如弹簧秤、弹簧减震器等，并引导学生思考如何改进和应用。
六、总结反思（10分钟）
总结弹簧的基本原理和应用，回顾学生对弹簧的掌握情况，并引导学生对课程内容进行反思和总结。
教学工具：
1. 实验器材：弹簧、测力计等；
2. 讲解PPT；
3. 实验记录表。
评价方式：
1. 学生参与度；
2. 实验记录表；
3. 课堂练习成绩。
拓展延伸：
1. 研究不同形状和材质的弹簧的力学性质；
2. 探究弹簧的应力和应变关系；
3. 设计更复杂的弹簧实验，深入探讨弹簧的性质和应用。
初中物理弹簧弹力特点教案
初中物理弹簧弹力特点教案教学目标：1. 知识与技能：了解弹簧弹力的概念，掌握弹簧弹力的产生条件和特点。
2. 过程与方法：通过实验和观察，探究弹簧弹力的产生和变化规律。
3. 情感、态度与价值观：培养对物理现象的兴趣和好奇心，培养科学思维和观察能力。
教学重点：弹簧弹力的产生条件和特点。
教学难点：弹簧弹力的大小计算和应用。
教学准备：弹簧、测力计、铁架台、绳子、橡皮筋等。
教学过程：一、导入（5分钟）1. 引导学生思考：什么是力？力可以改变物体的哪些状态？2. 学生回答后，教师总结：力是物体对物体的作用，可以改变物体的形状和运动状态。
二、新课导入（10分钟）1. 介绍弹簧弹力的概念：当弹簧受到外力作用时，会发生形变，去掉外力后，弹簧会试图恢复原状，这种恢复原状的力称为弹力。
2. 讲解弹簧弹力的产生条件：弹簧必须发生弹性形变，即在一定范围内变形，才能产生弹力。
3. 介绍弹簧弹力的特点：弹簧弹力与形变量成正比，与外力大小有关，具有方向性。
三、实验探究（15分钟）1. 学生分组进行实验，观察弹簧在不同形变量下的弹力表现。
2. 学生使用测力计测量弹簧在不同形变量下的弹力大小，并记录数据。
3. 学生分析实验数据，总结弹簧弹力的大小变化规律。
四、知识拓展（10分钟）1. 引导学生思考：弹簧弹力在实际生活中的应用。
2. 学生举例说明，教师补充讲解。
五、课堂小结（5分钟）1. 教师总结本节课的主要内容：弹簧弹力的概念、产生条件和特点。
2. 学生分享自己在实验中的发现和收获。
六、作业布置（5分钟）1. 学生完成课后练习，巩固本节课的知识。
2. 学生准备下一节课的内容。
教学反思：本节课通过实验和观察，让学生了解了弹簧弹力的概念、产生条件和特点。
在实验过程中，学生积极参与，观察仔细，能够发现并总结弹簧弹力的大小变化规律。
通过本节课的学习，学生对弹簧弹力有了更深入的了解，为后续学习其他力的知识打下了基础。
弹簧弹性课程设计
弹簧弹性课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解弹簧的基本概念，掌握弹簧弹性的计算公式。
2. 学生能描述弹簧在不同受力下的形变情况，并运用相关物理知识进行解释。
3. 学生了解弹簧在实际应用中的重要性，如汽车悬挂系统、机械设备等。
技能目标：1. 学生能运用弹簧弹性公式进行简单问题的计算，提高解决问题的能力。
2. 学生通过实验操作，学会使用工具测量弹簧的弹性，培养动手操作和观察能力。
3. 学生能运用所学知识，设计简单的弹簧应用实例，提高创新意识和实践能力。
情感态度价值观目标：1. 学生在学习过程中，培养对物理学科的兴趣，增强探索科学的热情。
2. 学生通过小组合作，培养团队协作精神和沟通能力，养成尊重他人意见的良好品质。
3. 学生认识到弹簧在科技发展中的重要性，增强学以致用的意识，树立为我国科技进步贡献力量的远大理想。
课程性质：本课程为物理学科的一节实验课，旨在让学生通过理论学习和实验操作，掌握弹簧弹性的相关知识。
学生特点：六年级学生具有一定的物理知识和实验操作能力，对新鲜事物充满好奇心，善于合作与探究。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，强调学生的动手操作能力和问题解决能力的培养。
在教学过程中，关注学生的情感态度，激发学生的学习兴趣，培养科学素养。
通过分解课程目标为具体学习成果，为后续教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 弹簧的基本概念：弹簧的定义、分类及其弹性特性。
2. 弹簧弹性公式：胡克定律及其应用，弹性系数的计算。
3. 弹簧在不同受力下的形变：线性形变、非线性形变及其影响因素。
4. 弹簧的应用实例：汽车悬挂系统、弹簧床垫、机械设备等。
5. 实验操作：测量弹簧弹性系数，观察弹簧在不同受力下的形变。
6. 教学大纲安排：a. 第一课时：弹簧的基本概念、分类及其弹性特性。
b. 第二课时：胡克定律及其应用，弹性系数的计算。
c. 第三课时：弹簧在不同受力下的形变，线性形变与非线性形变。
初中弹簧玩具教案
初中弹簧玩具教案一、教学目标1. 让学生了解弹簧的基本性质，掌握弹簧的弹性原理。
2. 培养学生动手操作能力，提高学生对物理实验的兴趣。
3. 引导学生运用物理学知识解决实际问题，培养学生的创新能力。
二、教学内容1. 弹簧的性质及其弹性原理2. 弹簧玩具的制作方法3. 弹簧玩具的使用和维护三、教学过程1. 导入新课（1）教师展示各种弹簧玩具，引导学生关注弹簧玩具的弹性特性。
（2）提问：同学们，你们知道弹簧有哪些特性吗？弹簧是如何产生弹力的？2. 探究弹簧的性质（1）学生分组讨论，总结弹簧的性质。
（2）教师引导学生进行实验，观察弹簧在不同拉伸长度下的弹力变化。
（3）学生记录实验数据，分析弹簧的弹性原理。
3. 制作弹簧玩具（1）教师演示弹簧玩具的制作方法，讲解制作过程中的注意事项。
（2）学生分组动手制作弹簧玩具，教师巡回指导。
（3）学生互相展示制作成果，分享制作心得。
4. 使用和维护弹簧玩具（1）教师讲解弹簧玩具的使用方法，强调安全事项。
（2）学生进行弹簧玩具的实际操作，体验玩具的乐趣。
（3）教师引导学生了解弹簧玩具的维护方法，提高玩具的使用寿命。
四、教学评价1. 学生对弹簧性质的理解程度。
2. 学生制作弹簧玩具的动手能力。
3. 学生对弹簧玩具的使用和维护方法的掌握情况。
五、教学反思本节课通过引导学生关注弹簧玩具，激发学生对物理实验的兴趣。
在探究弹簧性质的过程中，培养学生动手操作能力和团队协作精神。
此外，本节课还注重培养学生运用物理学知识解决实际问题的能力，提高学生的创新能力。
在教学过程中，教师应关注学生的个体差异，适时给予指导和鼓励，使学生在实验过程中充分体验到物理的乐趣。
同时，教师还要注意安全教育，确保学生在实验过程中的人身安全。
总之，本节课旨在培养学生对物理的热爱，提高学生的实践能力，为学生的全面发展奠定基础。
在今后的教学中，我将不断调整和完善教学方法，努力提高教学质量，使每一个学生都能在物理学习中收获快乐和成长。
弹簧设计教案
弹簧设计教案教案标题：弹簧设计教学目标：1. 了解弹簧的基本原理和应用领域。
2. 掌握弹簧设计的基本步骤和关键要素。
3. 培养学生的创新思维和实践能力，能够设计并制作简单的弹簧装置。
教学内容：1. 弹簧的基本原理和分类：压缩弹簧、拉伸弹簧、扭转弹簧。
2. 弹簧的应用领域：机械、汽车、电子、玩具等。
3. 弹簧设计的基本步骤：确定需求、选择合适的弹簧类型、计算弹簧参数、绘制设计图纸、制作和测试原型。
4. 弹簧设计的关键要素：载荷、变形量、刚度系数、材料选择等。
教学过程：引入活动：1. 利用图片或实物展示不同类型的弹簧，并引导学生思考弹簧的作用和应用领域。
2. 引发学生的兴趣和好奇心，激发他们对弹簧设计的学习热情。
知识讲解：1. 通过讲解弹簧的基本原理和分类，帮助学生建立对弹簧的基本概念和理解。
2. 介绍弹簧在不同领域的应用，增加学生对弹簧设计的实际意义的认识。
案例分析：1. 提供一些弹簧设计的案例，让学生分析其需求和设计过程。
2. 引导学生思考弹簧设计中的关键要素，并与实际案例进行对比和讨论。
实践操作：1. 分组或个人设计一个简单的弹簧装置，例如弹簧发射器或弹簧减震器。
2. 引导学生按照设计步骤进行设计，包括确定需求、选择合适的弹簧类型、计算弹簧参数、绘制设计图纸、制作和测试原型。
3. 学生可以使用简单的材料如弹簧、木板、绳子等进行制作，然后测试其性能和效果。
总结反思：1. 学生展示自己设计的弹簧装置，并分享设计过程和心得体会。
2. 教师进行总结，强调弹簧设计的重要性和实际应用，鼓励学生继续探索和创新。
教学评估：1. 观察学生在实践操作中的表现，包括设计思路、计算过程、制作质量等。
2. 学生展示和分享的内容是否能够体现对弹簧设计的理解和应用能力。
3. 可以设置小组讨论或个人作业，让学生回答与弹簧设计相关的问题，检验其掌握情况。
拓展延伸：1. 鼓励有兴趣的学生进行更复杂的弹簧设计，如弹簧悬挂系统、弹簧能量储存装置等。
大班《弹簧》教案
大班《弹簧》教案一、教学内容本节课选自大班教材《科学探索》第四章《力和运动》第二节《弹簧》。
教学内容详细包括弹簧的定义、弹簧的种类、弹簧的特性以及弹簧的应用。
通过学习，使学生对弹簧有更深入的了解，培养他们的观察、思考及动手操作能力。
二、教学目标1. 知识目标：学生能够了解弹簧的定义、种类、特性及应用。
2. 能力目标：学生能够通过观察、实验等方法，培养动手操作、观察、思考及解决问题的能力。
3. 情感目标：激发学生对科学的兴趣，培养他们积极探究、合作学习的良好品质。
三、教学难点与重点教学重点：弹簧的定义、种类、特性。
教学难点：弹簧特性的理解以及弹簧在实际应用中的运用。
四、教具与学具准备教具：弹簧样品、演示弹簧的实验器材。
学具：学生分组实验器材，包括各种弹簧、尺子、钩码等。
五、教学过程1. 实践情景引入（1）教师展示各种弹簧，引导学生观察并提问：“你们知道这些是什么吗？它们有什么作用？”2. 教学新课（1）教师讲解弹簧的定义、种类及特性。
（2）学生通过观察、实验，了解弹簧的弹性、弹力等特性。
3. 例题讲解教师以一个实际问题为例，讲解弹簧在实际应用中的计算方法。
4. 随堂练习学生分组进行实验，测量不同弹簧的弹性系数，并计算出相应的弹力。
5. 课堂小结六、板书设计1. 弹簧的定义、种类、特性2. 弹簧的应用3. 弹簧的弹性系数、弹力计算七、作业设计1. 作业题目：（1）简述弹簧的定义、种类、特性。
（2）弹簧的弹性系数如何计算？（3）举例说明弹簧在实际应用中的作用。
2. 答案：（1）弹簧是具有弹性的金属线材，种类有螺旋弹簧、压缩弹簧、拉伸弹簧等。
特性包括弹性、弹力、弹性系数等。
（2）弹簧的弹性系数K=ΔF/ΔL，其中ΔF为弹力变化量，ΔL 为弹簧长度变化量。
（3）弹簧在实际应用中，如汽车悬挂系统、玩具弹跳球等。
八、课后反思及拓展延伸1. 教师反思：本节课学生对弹簧的定义、特性掌握情况较好，但在实际应用方面还需加强引导。
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第16章弹簧第16章弹簧16.1 弹簧的功用和类型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载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其特殊要求的。
16.1.1 弹簧的功用弹簧的主要功用有：①控制机构的运动或零件的位置，例如离合器、凸轮机构、阀门及调速器中的弹簧；②缓冲及吸振，例如汽车、火车车厢下的减振弹簧，各种缓冲器中的弹簧；③储存能量作为动力源，例如机械钟表、仪器、玩具等使用的发条、枪栓弹簧；④测量力和力矩，例如弹簧秤、测力器中的弹簧等。
16.1.2 弹簧的类型弹簧的种类很多，按其形状的不同可分为螺旋弹簧、环形弹簧、碟形弹簧、平面涡卷弹簧和板弹簧等。
如图16-1所示:螺旋弹簧环形弹簧碟形弹簧平面涡卷弹簧板弹簧图16-1按承受载荷的不同分为拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧和弯曲弹簧等。
如图16-2所示:拉伸弹簧压缩弹簧扭转弹簧弯曲弹簧图16-216.2 弹簧的材料与制造16.2.1 弹簧的材料及许用应力工作性质和条件对弹簧材料的要求是多方面的。
为保证弹簧的变形始终在弹性范围内，弹簧材料必须具有较高的弹性极限；对于经常承受交变或冲击载荷的弹簧，其材料还应具有较高的疲劳极限和足够的韧性；为了便于弹簧的制造，材料还要具有良好的塑性和热处理性能等。
弹簧的常用材料有碳素弹簧钢、合金弹簧钢和有色金属合金等。
选择弹簧材料时，应充分考虑弹簧的工作条件、功用、重要性和经济性等因素。
碳素弹簧钢，如65、70、85钢等，其价格便宜，供应充足，热处理后具有较高的强度、适宜的韧性和塑性，故应用最广。
但它的弹性极限低，多次重复变形后易失去弹性，不适合在高于120℃的温度下工作；弹簧钢丝直径大于12mm时，不易淬透，只适用于制造小尺寸的弹簧。
合金弹簧钢，如硅锰钢和铬钒钢等，用于制作承受变载荷、冲击载荷或工作温度较高的弹簧。
有色金属合金，如硅青铜、锡青铜和铍青铜等，用于制作在潮湿、酸性或其他腐蚀性介质中工作的弹簧。
几种常用弹簧材料的性能见表16-1表16-1表16-2 碳素弹簧钢丝的抗拉强度BⅢ组1650 1450 1400 1300 1300 1200 1150 1150 1100 1050 1050 100016.2.2 弹簧的制造螺旋弹簧的制造工艺包括卷绕、两端面加工(压缩弹簧)或制作挂钩(拉伸弹簧和扭转弹簧)、热处理工艺实验，必要时还需进行强压处理或喷丸处理。
卷制是把合乎技术条件规定的弹簧丝卷绕在芯棒上。
大量生产时，是在万能自动卷簧机上卷制；单件小批生产时，则在普通车床上或在手动卷绕机上卷制。
弹簧的卷绕方法有冷卷和热卷两种。
弹簧丝直径小于8～10 mm时用冷卷法，反之，则用热卷法。
冷卷法是用已经过热处理的冷拉碳素弹簧钢丝在常温下卷绕，卷成后一般不再经淬火处理，只经低温回火以消除内应力。
热卷需先加热(通常为800℃～1000℃，按弹簧丝直径大小选定)，卷成后再经淬火和回火处理。
为了提高弹簧的承载能力，在弹簧制成后，可再进行强压处理或喷丸处理等强化措施。
强压处理是使弹簧在超过极限载荷下受载6～48小时；喷丸处理是用一定的速度向弹簧喷射钢丸或铸铁丸。
这两种强化处理都是使弹簧的表层产生塑性变形，保留有利的残余应力。
由于残余应力的方向恰与工作应力相反，故在弹簧受载时可抵消部分工作应力。
经强化处理的弹簧，不宜在较高温度(150℃～450℃)和长期振动及有腐蚀介质的场合工作。
此外，弹簧还须进行工艺试验和根据弹簧技术条件的规定进行精度、冲击、疲劳等试验，以检验弹簧是否符合技术要求。
需特别指出的是，弹簧的持久强度和抗冲击强度，在很大程度上取决于弹簧丝的表面状况。
所以弹簧丝表面必须光洁，没有裂纹和伤痕等缺陷。
16.3 圆柱形螺旋压缩、拉伸弹簧的应力分析下面讨论的是在Ⅲ类载荷 (静载荷) 作用下弹簧的应力、变形和计算。
16.3.1 弹簧的应力应力计算的目的是确定簧丝的直径。
图16-3(a)所示是被截去下部的压缩弹簧，截面通过弹簧的轴线。
弹簧在最大工作载荷F 2作用下，该截面上作用着剪力2F 和扭矩。
由于弹簧的螺旋升角α很小(通常在5°～9°范围内)，为简化计算，把该截面作为弹簧丝的法截面，即截面积为圆面积；同时考虑到剪力引起的应力远比扭矩引起的应力小，亦将其略去。
由材料力学可知，弹簧丝截面上的最大应力为2max 38=F D d τπ 精确的分析应该计入弹簧螺旋升角和曲率的影响，此时弹簧丝截面上应力分布如图16.3(b)所示，在其内侧a 点处有最大值。
为补偿上述简化计算带来的误差，引入曲度系数k ，且令=/C D d ，C 称为旋绕比，其中D 为弹簧中径，d 为弹簧丝带直径，mm 。
则弹簧丝的强度条件为：22max 3288[]F D F kkC d dττππ==≤ （16-1）（a ）截面受力 （b ）截面应力图16-3 弹簧丝的应力分析于是弹簧丝直径 d ≥ (16-2) 式中：[]τ——弹簧材料的许用应力(MPa)曲度系数k 为 410.61544C k C C-=+- (16-3) 式(16-1)、式(16-2)也适用于拉伸弹簧的计算。
16.3.2 弹簧的变形变形计算的目的是确定弹簧的有效圈数，即工作圈数。
由材料力学可知，有效圈数为n 的压缩弹簧在载荷F 的作用下，其轴向变形量为 33488FD n FC n Gd Gdλ== （16-4） 于是弹簧圈数 3388G d Gd n FC kC λ== (16-5) 式中：λ——弹簧变形量(mm)；G ——弹簧材料的切变模量(MPa)，钢：=8104G ⨯ MPa ，青铜：=4104G ⨯ MPa式(16-3)、式(16-4)适用于压缩弹簧和无预应力的拉伸弹簧。
对于有预应力的拉伸弹簧，应以0F F -代替式中的F 。
旋绕比和弹簧刚度是弹簧设计中的两个重要参数。
由式(16-5)可知，弹簧刚度38FGd k C nλ== （16-6） 可见，旋绕比C 对弹簧刚度k 影响很大。
在弹簧丝直径d 和其他条件相同的情况下，C 值越小，k 越大，弹簧越硬，卷制就越困难，因此C 值不宜取得过小；反之，C 值也不可取得过大，否则弹簧刚度过小，工作时易颤动。
设计时，一般取=5~10C 。
不同弹簧丝直径推荐用的旋绕比见表16-3。
G 、d 、C 、n 对弹簧刚度都有影响，设计时应综合考虑这些因素。
表16-3 旋绕比的荐用值弹簧丝直径d（mm ）0.2～0.4 0.5～1.0 1.1～2.2 2.5～6 7.0～16 ≥18旋绕比C 7～14 5～12 5～10 4～9 4～8 4～6 16.4 圆柱形螺旋压缩、拉伸弹簧的设计16.4.1 弹簧的结构和特性曲线1. 弹簧的结构圆柱螺旋弹簧的端部结构形式很多，压缩弹簧的两端各有3/4～5/4圈与邻圈并紧，只起支撑作用，不参与变形，故称支撑圈（或死圈）。
支撑圈端面与弹簧座接触，常见的端部结构有并紧磨平的Y Ⅰ型和并紧不磨平的Y Ⅱ型两种，如图16-4所示。
在重要场合应采用Y Ⅰ型以保证两支承端面与弹簧的轴线垂直，从而使弹簧受压时不致歪斜。
两端磨平部分的长度不少于3/4 圈，弹簧丝末端厚度一般为/4d 。
图16-4圆柱螺旋压缩弹簧的端面圈图 图16-5 圆柱螺旋压缩弹簧的端部结构拉伸弹簧的端部制出挂钩，以便安装和加载。
常用的端部结构形式如图16-5所示。
其中，L Ⅰ型和L Ⅱ型制造方便，应用广泛，但因在挂钩过渡处产生很大的弯曲应力，故只宜用于弹簧丝直径10mm d ≤的弹簧，L Ⅶ型和L Ⅷ型挂钩受力情况较好，且可转向任何位置，便于安装。
对受力较大的重要弹簧，最好采用L Ⅶ型挂钩，但其制造成本较高。
2. 弹簧的特性曲线弹簧在弹性范围内变形，其变形量随载荷的变化而变化。
表示弹簧工作过程中所受载荷与变形量之间关系的曲线，称为弹簧的特性曲线。
图16.6所示为圆柱螺旋压缩弹簧及其特性曲线。
弹簧在未受载荷时，自由高度为0H 。
安装弹簧时，为使它能可靠地稳定在工作位置上，通常预加一初始载荷1F ，此时弹簧的高度由0H 被压缩到1H ，其压缩量为1λ。
当弹簧工作时，在最大工作载荷2F 作用下，弹簧高度被压缩到2H ，相应的压缩量为2λ，弹簧的工作行程21=-h λλ。
为保证弹簧安全可靠的工作，在2F 作用下弹簧丝中产生的应力不应超过材料的许用应力[]τ。
当弹簧的载荷增加到极限载荷lim F 时，弹簧高度被压缩到lim H ，其压缩变形量为lim λ ，此时弹簧丝中的应力刚好达到材料的弹性极限。
设计弹簧时，弹簧的初始载荷通常取为：12(0.10.5)F F =～。
最大工作载荷2F 按工作要求确定，但为保证弹簧的正常工作，应使2lim 0.8F F ≤。
图16-6所示为圆柱螺旋拉伸弹簧及其特性曲线。
按卷绕方式不同，拉伸弹簧分无初应力和有初应力两种。
无初应力拉伸弹簧的特性曲线与压缩弹簧的特性曲线相同。
初应力是在弹簧卷绕过程中，由各圈弹簧并紧而产生的内应力造成的，这个力称为初拉力0F 。
只有外载荷超过初拉力0F 后，弹簧才开始变形。
由图16.6和图16.7可以看出，对于等节距的圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧，其特性曲线为一斜直线，即弹簧所产生的变形量λ与其所承受的载荷F成正比例关系，故刚度k Fλ常数，这种弹簧称为定刚度弹簧。
=/=图16-6 圆柱螺旋压缩弹簧特性曲线图16-7 圆柱螺旋拉伸弹簧特性曲线16.4.2 弹簧的设计步骤在设计时，通常是根据弹簧的最大载荷、最大变形、以及结构要求（例如安装空间对弹簧尺寸的限制）等来决定弹簧丝的直径、弹簧中径、工作圈数、弹簧的螺旋升角和长度等。
具体设计方法和步骤如下：1．选择材料和确定许用应力1) 选择材料，并查取其力学性能数据。
C（极限状态时不小于4或超过16），2）初选弹簧指数C通常可取=5~8并按式(16-3)算出曲度系数k值。
3）根据初选C值及安装空间估计弹簧中径D，估取弹簧丝直径d，并由表16-1查取弹簧丝的许用应力。
2．根据强度条件试算弹簧丝直径'd ，有： 'max 1.6[]F kCd τ≥ （16-7）3．根据变形条件计算弹簧工作圈数，其中 对于有预应力的拉伸弹簧： max 3max 08()Gdn F F C λ=-（16-8）对于压缩弹簧或无预应力的拉伸弹簧： max 3max 8Gdn F Cλ= （16-9）4．计算弹簧主要尺寸，如内径1D 、外径2D 、0H ，并检查其是否符合安装要求等。
如不符合，则应改选有关参数（例如C 值）重新设计。
5. 验算稳定性。
对于圈数较多的压缩弹簧，当高径比0=/b H D 到一定值时，弹簧就会发生侧向弯曲而丧失稳定性，如图16-8所示。