机械设计-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。
机械设计中的弹簧设计
机械设计中的弹簧设计机械设计中，弹簧是一种常见而重要的元件，它具有存储和释放能量的特性，广泛应用于各种机械系统中。
弹簧设计的合理与否直接影响到机械系统的性能和可靠性。
本文将介绍机械设计中的弹簧设计原理和方法。
一、弹簧的作用和分类弹簧作为机械系统中的重要部件，主要用于以下几个方面：1. 传递和储存能量：弹簧可以通过外力使其变形，并在去除外力后恢复原状，从而实现储存和释放能量的功能。
2. 平衡力和控制力：弹簧可以在机械系统中起到平衡或控制力的作用，使系统保持稳定或按照设计需求进行运动。
根据弹簧的形状和用途，可以将其分为以下几大类：1. 压缩弹簧：压缩弹簧是一种常见的弹簧类型，其通过受到压缩力而变形，并在去除压缩力后恢复原状。
压缩弹簧广泛应用于螺旋弹簧减震器、销轴弹簧等设备中。
2. 张力弹簧：张力弹簧是另一种常见的弹簧类型，其通过受到拉伸力而变形，并在去除拉伸力后恢复原状。
张力弹簧常被应用于张力计量装置、拉力试验机等设备中。
3. 扭转弹簧：扭转弹簧是指通过扭转力矩使其变形，具有储存和释放扭转能量的特点。
扭转弹簧广泛应用于手摇发电机、时钟发条等装置中。
二、弹簧设计的基本原理在机械设计中，弹簧设计的基本原理可概括为以下几点：1. 弹簧刚度的计算：刚度是衡量弹簧硬度和弹性的重要指标，可通过弹簧的几何参数和材料特性来计算。
刚度的大小直接影响到弹簧的变形量和恢复力。
2. 最大应力的考虑：弹簧在工作过程中需要承受一定的应力，为了保证弹簧的工作寿命和可靠性，需要考虑弹簧的最大应力是否超过材料的许用应力。
3. 自由长度的确定：弹簧的自由长度是指弹簧在不受外力约束时的长度。
在弹簧设计中，需要根据实际需求确定弹簧的自由长度，以保证其在工作过程中具有所需的力学特性。
4. 装配与安装方式的选择：弹簧在实际应用中通常需要与其他零部件进行装配和安装。
因此，在弹簧设计过程中，需要考虑适合的装配方式和安装方式，以保证弹簧在工作时能够正常运动并满足设计要求。
机械设计手册弹簧设计
机械设计手册弹簧设计
弹簧设计是机械设计手册中的重要章节之一。
在机械工程中，弹簧起着接收和
释放机械能的作用，其设计必须满足一些关键要求。
首先，弹簧设计时需要考虑载荷的大小和类型。
弹簧的负载可以是静态的或动
态的，因此设计师必须确定所需的载荷范围并选择适当的弹簧类型。
常见的弹簧类型包括拉伸弹簧、扭转弹簧和压缩弹簧，具体使用哪种类型要根据具体的应用情况决定。
其次，弹簧设计中需要考虑弹簧的材料选择。
弹簧常用的材料包括高碳钢、不
锈钢和合金钢等。
材料的选择必须考虑弹性模量、强度、耐腐蚀性和疲劳寿命等因素。
此外，材料的选择还会受到成本和生产可行性的影响。
弹簧设计还需要考虑弹簧的几何参数，包括线径、线圈数、自由长度和硬度等。
这些参数对弹簧的刚度和工作范围都有影响。
线径的选择通常需要根据弹簧的工作负荷和可用空间来确定。
线径越大，弹簧的刚度越大；线圈数的选择也会影响弹簧的刚度和长度。
设计师需要在满足设计要求的前提下，平衡刚度和长度之间的关系。
此外，弹簧设计还需要考虑弹簧的预紧缩量和工作限制。
预紧缩量是指弹簧在
非工作状态下的初始压缩或拉伸量。
工作限制是指弹簧在工作状态下的最大压缩或拉伸量。
预紧缩量和工作限制的选择需要根据设计要求和安全因素进行合理确定。
总之，在机械设计手册的弹簧设计章节中，设计师需要综合考虑载荷、材料、
几何参数、预紧缩量和工作限制等因素，以确保弹簧设计满足要求的功能和安全性。
只有在充分理解弹簧设计原理和遵循相关规范的前提下，才能设计出满足工程需求的可靠弹簧。
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。
机械设计的弹性元件与弹簧设计
机械设计的弹性元件与弹簧设计机械设计中，弹性元件和弹簧在各种机械系统中起到非常重要的作用。
它们可以提供力量传递和控制、减震和缓冲、保持恒定的接触和间隙等功能。
本文将探讨机械设计中的弹性元件和弹簧设计的相关知识。
一、弹性元件的引言弹性元件是一种能够弯曲、膨胀或扭转以储存和释放能量的元件。
它们广泛应用于各种机械系统中，如汽车悬挂系统、空气压缩机、钢琴等。
弹性元件的设计需要考虑载荷、材料和形状等因素。
二、弹簧的分类弹簧是一种常见的弹性元件，根据其形状和应用可以分为以下几种类型：1. 压缩弹簧：压缩弹簧是最简单的一种形式，其主要作用是通过压缩变形来存储和释放能量。
它们常见于减震器、按钮开关和压力控制装置等。
2. 张力弹簧：张力弹簧是指在拉伸状态下工作的弹簧，常用于吊床、车门和重型机械等。
3. 扭转弹簧：扭转弹簧是通过扭转变形来存储和释放能量的。
它们常见于时钟、玩具和汽车悬挂系统等。
4. 扭簧：扭簧是一种特殊形式的弹簧，常用于旋转机械和复杂运动系统中。
三、弹簧的设计考虑因素在设计弹簧时，需要考虑以下几个因素：1. 载荷：弹簧必须能够承受并适应所需的载荷。
这需要准确计算所需要的刚度和最大变形量。
2. 材料选择：弹簧的材料选择直接影响其性能和寿命。
常用的材料包括钢、不锈钢、合金钢等，选择合适的材料可以提高弹簧的刚度和耐久性。
3. 形状设计：弹簧的形状设计也是关键因素之一。
合适的形状能够提供所需的力学特性，如弹性系数和变形能力。
四、弹性元件的应用案例弹性元件广泛应用于各种机械系统中。
以下是其中一些应用案例：1. 汽车悬挂系统：汽车悬挂系统中使用弹性元件来减震和缓冲车辆运动，提供平稳的驾驶体验。
2. 空气压缩机：空气压缩机中的弹簧用于控制压力和储存能量，确保稳定的压缩和释放过程。
3. 钢琴：钢琴中使用弹簧控制琴键和琴弦之间的连接，使演奏者能够精确控制音符和音量。
五、结论弹性元件和弹簧在机械设计中扮演着重要的角色，它们提供了力量传递、减震、缓冲和保持恒定接触等功能。
机械设计课件-弹簧
特性曲線：呈非線性，變形取決於比值h/t變化。
重要特性：當h/t≈1.5時，中間一段接近於水準。
D1 F
F
h t =2.75
h
h t =0.5
t D
h t =1.5
浙江大學專用
簧片變平點
O
1
2
3
4 y /t
碟形彈簧組合形式 對合式組合彈簧----
變形量增加，承載力不變。
摩擦消耗的能量-----陰影面積
缺點： 用作高精度控制彈簧時，對材料和製造工藝（加工精度、熱
處理）要求較嚴，製造困難。
浙江大學專用
浙江大學專用
失穩
加裝導向杆 加裝導向套
3. 拉伸彈簧的結構特點
a) 各圈相互並緊d =0；
b) 製作完成後具有初拉力； c) 端部做有拉鉤，以便安裝和加載。
拉鉤形式：半圓鉤環型、圓鉤環型、 轉鉤、可調轉鉤。
改進後的結構
拉伸彈簧的結構尺寸計算與壓縮彈簧相同。
浙江大學專用
二、彈簧設計計算步驟
有足夠的強度 設計要求： 符合載荷---變形曲線的要求（剛度要求）
↑ → 吸振能力↑ F
加載
卸載
疊合式組合彈簧---- 在變形量不變時，承載力大大增加 。 摩擦阻尼大，特別適用於緩衝和吸振 複合式彈簧： 可同時增加變形量和承載 能力
浙江大學專用
優點： 變形量小、承載能力大、在受載方向空間尺寸小。
用途： 常用作重型機械、飛機等的強力緩衝彈簧，以及在離合器、
減壓閥、密封圈、自動控制機構中獲得了廣泛地應用。
G( d
/
4
2)ds / 32)
8FD22ds
G d 4
鋼：G=8×104 Mpa, 青銅：G=F4×104 Mpa
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。
机械设计中的弹簧设计
机械设计中的弹簧设计在机械设计中，弹簧是一种常用的零件，应用广泛且具有重要的功能。
弹簧设计的合理性直接影响到机械设备的性能和寿命。
本文将以“机械设计中的弹簧设计”为题，探讨弹簧的设计原理和常见的设计方法。
一、弹簧设计的基本原理弹簧是一种能储存和释放弹性势能的弹性零件，广泛应用于各种机械装置中。
弹簧的设计原理主要包括以下几个方面：1. 弹簧的负载-变形关系：弹簧在受到外力作用时，会发生变形以吸收能量，当外力减小或消失时，弹簧会恢复原状并释放能量。
这种负载-变形关系可以通过弹簧的刚度来描述，刚度越大，变形对应的力也越大。
2. 弹簧的材料选择：弹簧一般由弹性材料制成，常见的弹簧材料包括钢、不锈钢、合金钢等。
材料的选择需要考虑弹性模量、耐疲劳性、耐腐蚀性等因素。
3. 弹簧的强度和耐久性：弹簧在工作过程中会受到不同程度的载荷，因此需要设计足够的强度以防止弹簧在工作过程中出现破坏。
同时，弹簧的耐久性也是设计的重要考虑因素之一。
4. 弹簧的稳定性：在设计弹簧时，需要考虑弹簧是否具有稳定性。
稳定性主要涉及弹簧在变形过程中是否会出现失稳和干涉等问题。
二、弹簧设计的方法根据不同的应用需求，弹簧的设计方法也各不相同。
下面将介绍几种常见的弹簧设计方法：1. 针对静态载荷设计的方法：对于受到静态载荷的弹簧设计，可以使用静态平衡方程求解。
通过平衡受力和变形的关系，确定弹簧的刚度、尺寸和材料。
2. 针对动态载荷设计的方法：对于受到动态载荷的弹簧设计，需要考虑弹簧在振动过程中的动态特性，如共振频率和振幅。
可以使用模态分析等方法进行设计，确保弹簧在动态载荷下的正常工作。
3. 基于材料强度设计的方法：弹簧在工作过程中会受到一定的应力和变形，需要选择合适的材料以满足设计要求。
可以通过材料力学性能的计算和实验来确定材料的强度，并根据受力状态进行合理的选择。
4. 弹簧的最优化设计方法：在弹簧设计中，可以使用最优化方法寻求最优设计方案。
通过制定合适的目标函数和约束条件，使用数值优化算法进行求解，得到最优的弹簧设计方案。
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。
机械设计基础机械设计中的弹簧应用与设计
机械设计基础机械设计中的弹簧应用与设计机械设计基础：机械设计中的弹簧应用与设计弹簧是机械设计中常见的零件，它通过自身弹性变形储存和释放能量，起到连接、减震、传动等作用。
在机械系统中，合理地应用和设计弹簧，可以提高系统的性能和可靠性。
本文将从弹簧的基本原理、常见类型和设计要点等方面进行探讨。
1. 弹簧的基本原理弹簧是一种能够储存和释放机械能的元件，具有弹性形变的特性。
当外力作用在弹簧上时，弹簧将发生形变，并产生恢复力，使其返回初始状态。
根据力的作用方向和弹簧的形态，弹簧可分为拉伸弹簧、压缩弹簧和扭转弹簧三种类型。
2. 弹簧的常见类型2.1 拉伸弹簧拉伸弹簧是最常见的弹簧类型，广泛应用于各类机械系统。
它通常以线圈状或螺旋状的形式存在，如拉力试验机中的测力弹簧、扩展门中的拉簧等。
在设计拉伸弹簧时，需要考虑合理的拉伸长度、线径、材料选择等因素，以确保其满足给定的工作要求。
2.2 压缩弹簧压缩弹簧是指在内部受到外部压力时产生形变的弹簧。
它通常具有柱状或圆柱状的形态，如汽车避震器中的压缩弹簧、各类压缩机中的缓冲弹簧等。
在设计压缩弹簧时，需要考虑合理的压缩长度、线径、材料选择等因素，以确保其在不同工作环境下能够保持合适的弹性变形。
2.3 扭转弹簧扭转弹簧，也被称为扭簧，是指通过对弹簧材料施加扭转力矩并产生旋转变形的弹簧。
它通常以圆柱形或线圈形的形态存在，如手摇发电机中的发电机弹簧、汽车转向系统中的扭力弹簧等。
在设计扭转弹簧时，需要考虑合理的扭转角度、线径、材料选择等因素，以确保其在扭转过程中有足够的弹性变形能力。
3. 弹簧的设计要点弹簧的设计在机械系统中扮演着重要角色，合理的设计能够提高系统的性能和可靠性。
以下是一些常见的设计要点：3.1 弹簧刚度弹簧刚度是指单位长度或单位角度下的力学特性，通过刚度的选择可以调节弹簧的变形量和恢复力。
在设计中需要根据系统的要求，选取合适的弹簧刚度，以确保系统在正常工作范围内保持稳定性。
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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
压缩弹簧的总圈数：
δ
潘存云教授研制
n1 = n+(1.5~2.5)
n为有效圈数
为使工作平稳， n1的尾数 取1/2
磨平
800 –40~200 45~50HRC 好，易脱碳，用于
制造受重载的弹簧
合金弹 50CrVA 450 600 簧钢丝
有高的疲劳极限，
750
–40~210 45~50HRC
弹性、淬透性和回 火稳定性好，常用
于承受变载的弹簧
4Cr13 450 600
耐腐蚀，耐高温，
750 –40~300 48~5潘3存H云R教C授研制适用于做较大的
功用：
1. 控制机构运动或零件的位置 ; 如凸轮机构、离合器、阀门等；
2. 缓冲吸振 ; 如车辆弹簧和各种缓冲器中的弹簧；
3. 存储能量 ; 如钟表仪器中的弹簧；
4. 测量力的大小 ；如弹簧秤中的弹簧
5. 改变系统的自振频率。 圆柱形
分类
螺旋 弹簧
按形状分 按受载分
截锥形
拉伸弹簧 压缩弹簧 扭转弹簧
第16章 弹 簧
§16-1 弹簧概述 §16-2 圆柱螺旋弹簧的结构、制造、
材料及许用应力 §16-3 圆柱螺旋拉压弹簧的设计计算 §16-4 圆柱螺旋扭转弹簧的设计计算 §16-5 其它弹簧简介
§16-1 弹簧的功用和类型
工作特点： 弹簧在外力作用下能产生较大的弹性变形，
在机械设备中被广泛用作弹性元件。
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。
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
名称
牌号
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。
潘存云教授研制
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，
不磨平
2. 拉伸弹簧
（1）各圈相互并紧 δ=0；
（2）制作完成后具有初拉力；
（3）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、 转钩、可调转钩。
改进后的结构
潘存云教授研制
潘存云教授研制
潘存云教授研制
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。
特点：弯曲应力小。适用于变载荷 的场，但成本较高。
H0
螺旋升角：
α=tan -1
t πD2
通常 t≈(0.3~0.5)D2 , α=5?~9?
弹簧丝的展开长度 :
L=πcoDs2
n1 α
自由高度 :
两端并紧不磨平结构：
I
2700 2700 2650 2600 2500 2400 2200 2000 1800 1700 1650 1600 1500 1500 1450 —
II 、II a 2250 2250 2200 2150 2050 1950 潘18存5云0教授18研0制0 1650 1650 1550 1500 1400 1400 1350 1250
分类
按形状分 螺旋弹簧 环形弹簧 按受载分 碟形弹簧 平面涡圈弹簧 仪表中储能用 板弹簧
圆柱形 截锥形
拉伸弹簧 压缩弹簧 扭转弹簧
本章内容
潘存云教授研制
潘存云教授研制
§16-2 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 。
III 1750 1750 1700 2170 1650 1550 1450 1400 1300 1300 1200 1150 1150 1100 1350 1250
§16-3 拉伸(压缩)弹簧的设计计算
一、几何尺寸计算
节距：t = d +δ 间距:
δ≥
λmax
0.8n
t
λmax ——最大变形量。 F2为最大载荷
弹簧
青铜丝 QSi3-1 270 360 QSn4-3 270 360
450 –40~120 90~100HBS 耐腐蚀，防磁好 450
表16-2 碳素弹簧钢丝的抗拉强度极限
组别
0.2 0.3 0.5 0.8
钢丝直径 d/ mm
1.0 1.2 1.6 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 6.0 8.0
的弹簧。 有色金属合金： 硅青铜、锡青铜、铍青铜。
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，以及簧丝的尺寸等为了便于联接与加载，两端制有拉构，
经强压处理可提高承载能力
强压处理：将弹簧预先压缩到超过材料的屈服极限， 并保持一定时间后卸载，使簧丝表面层产生与工作应
力相反的残余应力，受载时可抵消一部分工作应力。
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、
Ⅰ类弹簧 Ⅱ类弹簧 Ⅲ类弹簧
[τ I]
[τ II ]
[τIII ]
推荐使用 温度/℃
推荐硬度 范围
特性及用途
碳素弹簧
强度高，性能好，
钢丝Ⅰ, 65、70 0.3σB 0.4σB 0.5σB –40~120 Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ
但尺寸大了不易淬 透，只适用于小弹 簧
60Si1Mn 480 640
弹性和回火稳定性
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