彈簧設(shè)計資料

機械設(shè)計交通學(xué)院2023/2/21魯東高校交通學(xué)院Page2

第十五章彈簧設(shè)計重點內(nèi)容一、常用彈簧的類型、特點、應(yīng)用、材料及制造工藝二、圓柱螺旋壓縮（拉伸）彈簧的設(shè)計計算一、彈簧的功能1.緩沖吸振車輛彈簧和各種緩沖器中的彈簧，通常具有較大的彈性變形，可以吸取較多的沖擊能量?！?5-1

彈簧的功能、類型及特性曲線第十五章彈簧設(shè)計2023/2/21魯東高校交通學(xué)院Page32.限制運動在變形范圍內(nèi)作用力變更不大。3.儲存和釋放能量

鐘表中的彈簧。既有較大的彈性，又有穩(wěn)定的作用力。4.測量力或力矩

彈簧秤中彈簧。具有穩(wěn)定的載荷-變形性能。第十五章彈簧設(shè)計2023/2/21魯東高校交通學(xué)院Page4二、彈簧的分類彈簧圓柱形彈簧圓錐形彈簧按形態(tài)分按受載分拉伸彈簧壓縮彈簧扭轉(zhuǎn)彈簧蝶形彈簧環(huán)形彈簧彎曲彈簧彈簧特性曲線：彈簧的載荷(F、T)-變形(、)曲線常用金屬彈簧類型、特性曲線、特點和應(yīng)用見表16-12023/2/21魯東高校交通學(xué)院Page52023/2/21魯東高校交通學(xué)院Page6第十五章彈簧設(shè)計2023/2/21魯東高校交通學(xué)院Page7第十五章彈簧設(shè)計2023/2/21魯東高校交通學(xué)院Page8第十五章彈簧設(shè)計§15-2

彈簧的材料、許用應(yīng)力和制造一、彈簧的材料和許用應(yīng)力1.材料要求屈服極限疲勞極限沖擊韌性良好的熱處理2.常用材料碳素彈簧鋼錳彈簧鋼合金彈簧鋼常用金屬彈簧材料的性能，見表16-2、16-3。2023/2/21魯東高校交通學(xué)院Page10第十六章彈簧設(shè)計2023/2/21魯東高校交通學(xué)院Page11第十六章彈簧設(shè)計3.選擇原則功能及重要程度工作條件載荷的性質(zhì)和大小加工工藝和熱處理經(jīng)濟性二、圓柱螺旋拉壓彈簧的制造和端部結(jié)構(gòu)1.制造工藝過程(a)卷繞2023/2/21魯東高校交通學(xué)院Page12冷卷：直徑小于8~10mm，常溫下卷成，只進行回火處理，以消退內(nèi)應(yīng)力。熱卷：直徑較粗，熱卷溫度一般在800～1000℃,然后進行淬火及回火處理。(b)兩端面加工(壓縮彈簧)或制作掛鉤(拉伸彈簧)(c)熱處理(d)工藝試驗必要時，強壓或噴丸2023/2/21魯東高校交通學(xué)院Page132023/2/21魯東高校交通學(xué)院Page14第十五章彈簧設(shè)計2.端部結(jié)構(gòu)2023/2/21魯東高校交通學(xué)院Page15第十六章彈簧設(shè)計2023/2/21魯東高校交通學(xué)院Page16第十五章彈簧設(shè)計最小工作載荷F1,最小變形1；最大工作載荷F2,變形2，極限工作載荷Flim,變形lim。F1=(0.3~0.5)F2F2由工作條件確定。一.特性曲線§15-3拉伸(壓縮)彈簧的設(shè)計計算

1.壓縮特性曲線彈簧的工作行程：h=2-1Flim由極限工作應(yīng)力lim

求出。lim<[]材料的剪切屈服極限一般取F2≤0.8Flim

2023/2/21魯東高校交通學(xué)院Page172.拉伸彈簧的特性曲線(1)沒有預(yù)應(yīng)力:特性曲線通過坐標原點(卷繞時，在彈簧中沒有產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力)FminFminFmaxFmaxFFlimFlimminFminmaxlimFmaxFlimH0H1H2Hlim2023/2/21魯東高校交通學(xué)院Page18FminFminFmaxFmaxFFlimFlimminFminmaxlimFmaxFlimH0H1H2HlimF0(2)有預(yù)應(yīng)力:特性曲線沒有通過坐標原點(卷繞時，在彈簧中產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力)2023/2/21魯東高校交通學(xué)院Page19彈簧中徑D2，彈簧絲的直徑d，軸線作用力為F。彈簧受軸向載荷F時，作用在軸向截面A-A上的力有：軸向力F，扭矩T=F·D2/2。

二、強度和剛度計算1.彈簧中的應(yīng)力設(shè)計圓柱螺旋彈簧時，依據(jù)強度準則確定彈簧的直徑D和簧絲直徑d；依據(jù)剛度準則確定工作圈數(shù)n。F

A-AT

d

B-BT’F

D2/2BBF’FFF”AATαα截面受力：剪切應(yīng)力扭切應(yīng)力總應(yīng)力

FTτT

D2/2彈簧軸線dTτFD2/2彈簧軸線dFD2/2d修正

FTTC-旋繞比，或彈簧指數(shù)。2023/2/21魯東高校交通學(xué)院Page21彈簧指數(shù)C是設(shè)計中的重要參數(shù)。C值太大，彈簧過軟（剛度?。锥秳?；C值太小，過硬，卷繞時簧絲彎曲猛烈。C值范圍為4~16，常用5~8，設(shè)計時可按簧絲直徑由表16-5選取。2023/2/21魯東高校交通學(xué)院Page22若考慮螺旋升角和簧絲曲率對應(yīng)力集中的影響:K為彈簧的曲度系數(shù)

2.強度條件設(shè)計公式校核公式2023/2/21魯東高校交通學(xué)院Page233.彈簧的剛度拉壓時彈簧的軸向變形為彈簧的剛度k為彈簧的工作圈數(shù)n為G為彈簧材料的剪切模量2023/2/21魯東高校交通學(xué)院Page24三、結(jié)構(gòu)尺寸計算

表16-6圓柱螺旋彈簧的主要幾何尺寸有：簧絲直徑d、外徑D、內(nèi)徑D1、中徑D2