16弹簧2012-10-25

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,16,弹簧,16-1,概述,16-3,圆柱螺旋拉伸（压缩）弹簧的设计计算,16-4,圆柱螺旋扭转弹簧的设计计算,16-5,组合弹簧设计特点,16-2,圆柱螺旋弹簧的结构、制造、材料及许用应力,16-1,概述,弹簧的主要功用有：,控制机构的运动或零件的位置，例如凸轮机构、离合器、阀门以及各种调速器中的弹簧；,缓冲与吸振，例如车辆弹簧、各种缓冲器及联轴器中的弹簧；,储存能量，例如钟表、仪器中的弹簧；,测量力的大小，例如弹簧秤中的弹簧和测力计上的弹簧。,弹簧是利用材料的弹性变形吸收能量再按需要的方式释放能量的一种弹性元件,。,弹簧受外力作用后能产生较大的弹性变形，因而在机械设备中广泛应用弹簧作为弹性元件。,16-1,概述,弹簧是利用材料的弹性变形吸收能量再按需要的方式释放能量的一种弹性元件,。,弹簧受外力作用后能产生较大的弹性变形，因而在机械设备中广泛应用弹簧作为弹性元件。,16-1,概述,名 称,简 图,特性线,性 能,名 称,简 图,特性线,性 能,圆,柱,螺,旋,弹,簧,特性线呈线性，结构简单，制造方便，应用最广,圆,柱,螺,旋,弹,簧,在所占空间相同时，矩形截面材料弹簧比圆截面材料弹簧能吸收的能量多,圆,柱,螺,旋,弹,簧,当弹簧压缩到有簧圈接触后,特性线变为非线性,刚度及自振频率均为变值，利于消除或缓和共振。可用于支承高速变载荷机构,变,径,螺,旋,弹,簧,在需要得到特定的特性线情况下使用,F,F,F,F,表,16-1,弹簧的基本类型及特性,16-1,概述,圆,柱,螺,旋,弹,簧,用于承受拉伸载荷的场合,变,径,螺,旋,弹,簧,当弹簧压缩到开始有簧圈接触后,特性线变为非线性,自振频率为变值，防共振能力较变节距压缩弹簧强。稳定性好，结构紧凑。多用于承受较大载荷和减振,主要用于各种装置中的压紧和储能,与圆锥螺旋弹簧作用相似，但能吸收的能量更大,F,F,F,F,表,16-1,弹簧的基本类型及特性,16-1,概述,变,径,螺,旋,弹,簧,特性与圆锥螺旋弹簧相似，主要用于座垫和床垫等,环,形,弹,簧,有很高的减振能力，用于重型设备的缓冲装置,特性与圆锥螺旋弹簧相似,板,弹,簧,缓冲和减振性能好，尤其多板弹簧减振能力强。主要用于汽车、拖拉机和铁道车辆的悬架装置,F,F,F,F,表,16-1,弹簧的基本类型及特性,16-1,概述,空,气,弹,簧,可按需要设计特性线和调节高度。多用于车辆悬架装置,平,面,涡,卷,弹,簧,圈数多，变形角大，能储存的能量大。多用于压紧弹簧和仪器、钟表中的储能弹簧,碟,形,弹,簧,缓冲和减振能力强。采用不同的组合可以得到不同的特性线。多用于重型机械的缓冲和减振装置及机车辆牵引钩等,橡,胶,弹,簧,弹性模量小，容易得到所需的非线性特性线。形状不受限制。各方向刚度可自由选择。可承受来自多方面的载荷,F,F,F,F,表,16-1,弹簧的基本类型及特性,16-2,圆柱螺旋弹簧的结构、制造、材料及许用应力,1.,圆柱螺旋弹簧的结构形式,图,16-1,圆柱螺旋压缩弹簧,16-2,圆柱螺旋弹簧的结构、制造、材料及许用应力,1.,圆柱螺旋弹簧的结构形式,图,16-1,圆柱螺旋压缩弹簧,D,1,D,D,2,d,P,H,0,H,0,P,D,图,16-3,圆截面圆柱螺旋密卷拉伸弹簧,2.,弹簧的制造,冷卷型弹簧制造时，把预先热处理好的冷拉碳素弹簧钢丝在常温下卷绕成型，卷后不再进行淬火，只需进行退火处理，消除内应力。,弹簧制造的工艺过程为，卷制,去应力退火,两端磨削,(,压簧,),或钩环制作,(,拉簧,),或扭臂制作,(,扭簧,),立定处理或强压处理,检验,表面防腐处理,包装。,当弹簧丝直径大于,8 mm,时，需要在热状态下卷制弹簧，卷成后必须进行淬火和中温回火处理。其工艺过程为：材料切断,端部加热制扁,加热,卷制及校整,热处理,喷丸处理,立定处理,磨削端面,检验,表面防锈处理。,弹簧的制造方法根据成型工艺的不同可分为,冷,卷型和,热,卷型两种。,16-2,圆柱螺旋弹簧的结构、制造、材料及许用应力,3.,弹簧的材料及许用应力,表,16-2a,弹簧常用的材料,(,摘自,GB/T1239.6,1992),标准号,标准名称,牌 号,直径规格,(mm),切变模量,G,、,弹性模量,E,(N/mm,2,),推荐硬度范围,(HRC),推荐温度范围,(),性 能,GB4357,碳素弹簧,钢丝,25,80,40Mn,70Mn,B,级：,0.08,14.0,C,级：,0.08,14.0,D,级：,0.08,6.0,G,79,10,9,E,=20610,3,-40,130,强度高、性能好。,B,级用于低应力弹簧，,C,级用于中等应力弹簧，,D,级用于高应力弹簧,YB/T5103,(GB4360),油淬火回,火碳素弹簧钢丝,55,、,60,、,60Mn,、,65,、,65Mn,、,70,、,70Mn,、,75,、,80,A,类、,B,类,2.0,12.0,-40,150,强度高，性能好。适用于普通机械弹簧，,B,类较,A,类强度高,YB/T5104,(GB4361),油淬火回,火硅锰弹簧钢丝,60Si2MnA,A,类、,B,类、,C,类,2.0,12.0,强度高，弹性好，易脱碳。用于较高负荷的弹簧。,A,类用于一般用途弹簧，,B,类用于一般用途和汽车悬挂弹簧，,C,类用于汽车悬挂弹簧,YB/T5008,(GB2271),阀门用油淬火回火,铬钒弹簧,钢丝,50CrVA,1.0,10.0,有较高的疲劳强度，用于较高工作温度的高应力内燃机阀门弹簧或其它类似弹簧,16-2,圆柱螺旋弹簧的结构、制造、材料及许用应力,3.,弹簧的材料及许用应力,标准号,标准名称,牌 号,直径规格,(mm),切变模量,G,、,弹性模量,E,(N/mm,2,),推荐硬度范围,(HRC),推荐温度范围,(),性 能,GB 5219,铬钒弹簧,钢丝,50CrVA,0.8,12.0,45,50,-40,210,高温时强度性能稳定，用于较高工业温度下的弹簧,YB(T)11,弹簧用不锈钢丝,A,组,1Crl8Ni,90Cr19Ni10,B,组,1Cr18Ni,90Cr18Ni1O,C,组,0Cr17Ni8Al,A,组、,B,组、,C,组,0.8,12.0,G,7l,l0,3,E=,18510,3,-200,300,耐腐蚀，耐高、低温，用于腐蚀或高、低温工作条件下的小弹簧,GB 3121,硅青铜线,QSi3-1,0.1,6.0,G,41,10,3,E,9310,9,90100,HBS,-40,120,有较高的耐腐蚀和防磁性能。用于机械或仪表等弹性元件,GB 3134,铍青铜线,QBe2,0.03,6.0,G,44,10,3,E,=12910,3,37,40,-200 120,较高的耐磨损、耐腐蚀、防磁和导电性能，用于机械或仪表等的精密弹性元件,表,16-2a,弹簧常用的材料,(,摘自,GB/T1239.6,1992),16-2,圆柱螺旋弹簧的结构、制造、材料及许用应力,3.,弹簧的材料及许用应力,表,16-2b,弹簧材料的许用应力单位：,N/mm,2,材 料,油淬火,回火钢丝,碳素钢丝,琴钢丝,不锈钢丝,青铜丝,65Mn,55Si2Mn,、,60Si2Mn,、,50CrVA,、,60Si2MnA,55CrMnA,60CrMnA,许,用,切,应,力,压,缩,弹,簧,类,s,0.55,b,0.5,b,0.45,b,0.4,b,570,740,710,类,(0.4,0.47),b,(0.38,0.45),b,(0.34,0.38),b,(0.3,0.35),b,455,590,570,I,类,(0.35,0.4),b,(0.3,0.38),b,(0.28,0.34),b,(0.25,0.3),b,340,445,430,拉,伸,弹,簧,类,s,0.44,b,0.4,b,0.36,b,0.32,b,380,495,475,类,(0.32,0.38),b,(0.3,0.36),b,(0.27,0.3),b,(0.24,0.28),b,325,420,405,I,类,(0.28,0.32),b,(0.24,0.3),b,(0.22,0.27),b,(0.2,0.24),b,285,310,360,许,用,弯,曲,应,力,扭,转,弹,簧,类,s,0.8,b,0.75,b,710,925,890,类,(0.6,0.68),b,(O.5,0.65),b,570,740,710,I,类,(O.5,O.6),b,(O.45,0.55),b,455,590,570,3.,弹簧的材料及许用应力,表,16-3,弹簧钢丝的抗拉强度,b,(,摘自,GB/T1239.6,1992),单位：,N/mm,2,钢丝直径,(mm),GB 435789,碳素弹簧钢丝,YB,T 5103,油淬火回火,碳素弹簧钢丝,YB,T 5008-93,阀门用油淬火回火,铬钒弹簧钢丝,YB(T)1183,弹簧用不锈钢丝,B,级,C,级,D,级,A,类,B,类,A,组,B,组,C,组,1.00,1.20,1.40,1.60,1.80,2.0,2.2,2.5,2.8,3.0,3.2,3.5,4.0,4.5,5.0,5.5,6.0,6.5,7.0,8.0,9.0,10.0,1660,1620,1620,1570,1520,1470,1420,1420,1370,1370,1320,1320,1320,1320,1320,1270,1220,-,1170,1170,1130,1130,1960,1910,1860,1810,1760,1710,1660,1660,1620,1570,1570,1570,1520,1520,1470,1470,1420,-,1370,1370,1320,1320,2300,2250,2150,2110,2010,1910,1810,1760,1710,1710,1710,1660,1620,1620,1570,1570,1520,-,-,-,-,-,1618,1569,1569,1520,147l,1471,1422,1373,1324,1257,1257,1257,1226,1226,1226,1177,1716,1667,1667,1618,1569,1569,1520,147l,1422,1373,1373,1373,1324,1324,1324,1275,1667,1667,1667,1667,1667,1618,1618,1618,1618,1569,1569,1520,1520,1471,1471,1471,1422,1422,1373,1373,1373,-,147l,1337,1373,1324,1324,1324,-,-,-,-,1177,1177,1177,1079,1079,1079,1079,981,981,981,-,-,1863,1765,1765,1667,1667,1667,-,-,-,-,147l,147l,147l,1373,1373,1373,1373,1275,1275,1275,1128,981,1765,1667,1667,1569,1569,1599,-,-,-,-,1373,1373,1373,1275,1275,1275,1275,-,-,-,-,-,表,16-4,圆柱螺旋拉（压）弹簧的几何尺寸计算,名称,代号,单位,计 算 公 式,压缩弹簧,拉伸弹簧,簧丝直径,d,mm,表,12.5,系列值,弹簧中径,D,mm,D,=,Cd,，,C,为弹簧指数，,D,按表,16-5,取系列值中的一个,弹簧内径,D,1,mm,D,1,D,d,弹簧外径,D,2,mm,D,2,D,d,有效圈数,n,一般不小于,3,圈，最小不小于,2,圈,支承圈数,n,2,n,2,总圈数,n,1,n,1,=,n+n,2,n,1,=,n,节距,t,mm,t,=(0.280.5),D,t,=,d,间距,mm,=,t,-,d