机械设计基础PPT教程第20章 弹簧.ppt

概概 述述20.1 圆柱螺旋弹簧设计圆柱螺旋弹簧设计20.220.1.1 弹簧的功用与类型弹簧的功用与类型1弹簧的功用弹簧的功用 弹簧的主要功用表现在以下几个方面。弹簧的主要功用表现在以下几个方面。 缓冲和减振。如汽车、火车车厢下的减缓冲和减振。如汽车、火车车厢下的减振弹簧，各种缓冲器的缓冲弹簧等。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。簧、离合器中的控制弹簧等。 储存及输出能量。如钟表弹簧、枪闩弹储存及输出能量。如钟表弹簧、枪闩弹簧等。簧等。 测量力的大小。如弹簧秤、测力器中的测量力的大小。如弹簧秤、测力器中的弹簧等。弹簧等。2弹簧的类型弹簧的类型 弹簧的主要类型、特点及应用见表弹簧的主要类型、特点及应用见表20-1。类类 型型承载方承载方式式简简 图图特特 点点 及及 应应 用用螺螺旋旋弹弹簧簧圆柱圆柱形弹形弹簧簧压压缩缩刚度稳定，结构简单，制造刚度稳定，结构简单，制造方便，应用最广方便，应用最广拉拉伸伸扭扭转转在各种装置中用于压紧、储在各种装置中用于压紧、储能或传递转矩能或传递转矩圆锥圆锥形弹形弹簧簧压压缩缩结构紧凑，稳定性好，刚度结构紧凑，稳定性好，刚度随载荷增大而增大，多用于随载荷增大而增大，多用于载荷较大和需要减振的场合载荷较大和需要减振的场合表表20-120-1弹簧的主要类型、特点及应用弹簧的主要类型、特点及应用类类 型型承载方承载方式式简简 图图特特 点点 及及 应应 用用 其其他他弹弹簧簧蝶形蝶形弹簧弹簧压压缩缩刚度大，缓冲吸振能力强，适刚度大，缓冲吸振能力强，适用于载荷很大而弹簧的轴向尺用于载荷很大而弹簧的轴向尺寸受到限制的场合，如常用作寸受到限制的场合，如常用作重型机械、大炮等的缓冲和减重型机械、大炮等的缓冲和减振弹簧振弹簧环形环形弹簧弹簧压压缩缩能吸收较多能量，有很高的缓能吸收较多能量，有很高的缓冲和吸振能力，常用作重型车冲和吸振能力，常用作重型车辆和飞机起落架等的缓冲弹簧辆和飞机起落架等的缓冲弹簧盘盘簧簧扭扭转转变形角大，能储存的能量大，变形角大，能储存的能量大，轴向尺寸较小，多用于钟表、轴向尺寸较小，多用于钟表、仪器中的储能弹簧仪器中的储能弹簧板弹板弹簧簧弯弯曲曲缓冲和减振性能好，主要用作缓冲和减振性能好，主要用作汽车、拖拉机、火车车辆等悬汽车、拖拉机、火车车辆等悬挂装置中的缓冲和减振弹簧挂装置中的缓冲和减振弹簧续表续表20.1.2 弹簧的材料与制造弹簧的材料与制造1弹簧的材料和许用应力弹簧的材料和许用应力材材 料料许用剪应力许用剪应力 /MPa/MPa剪切弹性剪切弹性模量模量G G/MPa/MPa推荐使用推荐使用温度温度/类类 别别代代 号号类弹类弹簧簧类弹簧类弹簧类弹类弹簧簧碳碳 素素弹簧钢弹簧钢线线 0.30.3 b b0.40.4 b b0.50.5 b b8000080000-40-4012012065Mn65Mn4204205605607007008000080000-40-40120120合金弹簧合金弹簧钢丝钢丝60Si2Mn60Si2Mn4804806406408008008000080000-40-4020020065Si2MnA65Si2MnA5705707607609509508000080000-40-4025025050CrVA50CrVA4504506006007507508000080000-40-40210210不锈钢丝不锈钢丝1Cr18Ni91Cr18Ni93303304404405505507300073000-250-2503003004Cr134Cr134504506006007507507300073000-40-40300300表表20-220-2弹簧常用材料及许用剪应力弹簧常用材料及许用剪应力2弹簧的制造弹簧的制造 大量生产时，是在万能自动卷簧机上大量生产时，是在万能自动卷簧机上卷制；单位及小批生产时，则在普通车床卷制；单位及小批生产时，则在普通车床或手工制作。弹簧丝直径小于或等于或手工制作。弹簧丝直径小于或等于8mm时，常用冷卷法，卷前热处理，卷后要低时，常用冷卷法，卷前热处理，卷后要低温回火；直径大于温回火；直径大于8mm时，采用热卷（热时，采用热卷（热卷温度卷温度8001000）法，热卷后经淬）法，热卷后经淬火和中温火处理，弹簧成型后要进行表面火和中温火处理，弹簧成型后要进行表面检验，表面应光洁、无伤痕、无脱碳等缺检验，表面应光洁、无伤痕、无脱碳等缺陷。受变载荷的弹簧，还须经喷丸等表面陷。受变载荷的弹簧，还须经喷丸等表面处理，以提高弹簧的疲劳寿命。处理，以提高弹簧的疲劳寿命。20.2.1 弹簧的端部结构弹簧的端部结构 图图20-1 20-1 压缩弹簧的端部结构压缩弹簧的端部结构 图图20-2 20-2 拉伸弹簧的端部结构拉伸弹簧的端部结构 20.2.2 弹簧的特性曲线、应力及弹簧的特性曲线、应力及变形变形1弹簧的特性曲线弹簧的特性曲线2弹簧的应力弹簧的应力323P88216DFTFDFCWddd28 FCKd3弹簧的变形弹簧的变形33488FD nFC nfGdGd43388GfdGfdnFDFC4弹簧的刚度弹簧的刚度43488FGdGDkfD nC n20.2.3 拉伸、压缩弹簧的基本参拉伸、压缩弹簧的基本参数和几何尺寸计算数和几何尺寸计算20.2.4 弹簧的设计计算弹簧的设计计算