彈簧設(shè)計資料

1、1第2020章彈簧彈簧提示彈簧是機(jī)器中廣泛應(yīng)用的一種彈性零件。其種類很多，而圓柱螺旋彈簧制造簡便、成本低，在機(jī)械制造中使用的最為普遍。本章介紹了各種彈簧的特點及其適用場合，并以圓柱螺旋（壓縮與拉伸）彈簧為例，對彈簧設(shè)計的基本理論、基本設(shè)計方法和設(shè)計過程進(jìn)行了討論。基本要求通過對本章的學(xué)習(xí)，應(yīng)掌握各種彈簧的特點、應(yīng)用、彈簧參數(shù)對彈簧性能的影響及其合理選擇；掌握圓柱螺旋彈簧設(shè)計的基本理論、基本設(shè)計方法和設(shè)計過程。20.1彈簧的類型及功用20

2、.1.1彈簧分類20.1.2彈簧功用20.2彈簧的材料與制造20.2.1彈簧材料20.2.2材料選擇20.2.3彈簧制造20.3彈簧工作原理20.3.1彈簧特性曲線20.3.2彈簧剛度20.4圓柱螺旋壓縮與拉伸彈簧的設(shè)計20.4.1圓柱彈簧參數(shù)及幾何尺寸20.4.2彈簧的強(qiáng)度計算20.4.2.1彈簧的受力20.4.2.2彈簧的強(qiáng)度20.4.2.3彈簧的剛度20.4.2.4穩(wěn)定性計算20.5受變載荷螺旋彈簧的疲勞強(qiáng)度驗算20.5.1疲勞強(qiáng)

3、度計算20.5.2靜強(qiáng)度驗算本章小結(jié)20.1.120.1.1彈簧分類彈簧分類彈簧的種類很多，若按照其所承受的載荷性質(zhì)，彈簧主要分為拉伸彈簧、壓縮彈簧、扭轉(zhuǎn)彈簧和彎曲彈簧等四種。若按照彈簧形狀又可分為螺旋彈簧、碟形彈簧、環(huán)形彈簧、板彈簧、盤簧等。表中列出的是各種彈簧的基本型式螺旋彈簧是用彈簧絲卷繞制成，由于制造簡便，價格較低，易于檢測和安裝，所以應(yīng)用最廣。這種彈簧既可以制成受壓縮載荷作用的壓縮彈簧，又可以制成受拉伸載荷作用的拉伸彈簧，還可

4、以制成承受扭矩作用或完成扭轉(zhuǎn)運動的扭轉(zhuǎn)彈簧。碟形彈簧可以承受很大的沖擊載荷，具有良好的吸振能力，常用作緩沖減振彈簧。在載荷相當(dāng)大和彈簧軸向尺寸受限制的地方，可以采用碟形彈簧。環(huán)形彈簧是目前減振緩沖能力最強(qiáng)的彈簧，常用作近代重型機(jī)車、鍛壓設(shè)備和飛機(jī)起落裝置中的緩沖零件。螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧是扭轉(zhuǎn)彈簧中最常用的一種。盤簧具有較多的圈數(shù)、變形較大、儲存能量也較大的特點，多用于壓緊及儀表、鐘表的動力裝置。板彈簧能承受較大的彎曲作用，常用于受載方向尺寸有

5、限制而變形量又較大的場合。由于板彈簧有較好的消振能力，所以在汽車、拖拉機(jī)和鐵路車輛的懸掛裝置中均普遍使用這種彈簧。下面給出了各種類型彈簧的實物圖。320.2.120.2.1彈簧材料彈簧材料為了保障彈簧能夠可靠地工作，其材料除應(yīng)滿足具有較高的強(qiáng)度極限和屈服極限外，還必須具有較高的彈性極限、疲勞極限、沖擊韌性、塑性和良好的熱處理工藝性等。表202列出了幾種主要彈簧材料及其使用性能。實踐中應(yīng)用最廣泛的就是彈簧鋼，其品種又有碳素彈簧鋼、低錳彈簧

6、鋼、硅錳彈簧鋼和鉻釩鋼等。圖202給出了碳素彈簧鋼絲的抗拉強(qiáng)度極限。圖202碳素鋼絲直徑與強(qiáng)度的關(guān)系表202202主要彈簧材料及其許用應(yīng)力主要彈簧材料及其許用應(yīng)力許用扭應(yīng)力[τT]許用彎曲應(yīng)力[σb]MPa類別代號Ⅰ類彈簧Ⅱ類彈簧Ⅲ類彈簧Ⅰ類彈簧Ⅱ類彈簧切變模量GGPa彈性模量EGPa推薦硬度范圍HRC推薦使用溫度C特性及用途碳素彈簧鋼絲ⅠⅡⅡaⅢ0.3σb0.4σb0.5σb0.5σb0.625σb81.5～78.5204～20240

7、～120強(qiáng)度高，性能好，適于做小彈簧60Si2Mn60Si2MnA47162778578598145～5040～200彈性好，回火穩(wěn)定，易脫碳，適于做受大載荷的彈簧65Si2MnWA60Si2CrVA560745931931116747～5240～250強(qiáng)度好，耐高溫，彈性好30W4Cr2VA43～4740～350高溫強(qiáng)度好，淬透性好。鋼絲50CrVA44258873573592078.519745～5040～210高疲勞強(qiáng)度，淬透性和

8、回火穩(wěn)定性好1Cr18Ni9Ti32443254054067771.5193250～300耐腐蝕，耐高溫，適于做小彈簧4Cr1344258873573592075.521548～5340～300耐腐蝕，耐高溫，適于做大彈簧不銹鋼Co40CrNiTiMo500666834834100076.5197=40～500耐腐蝕，高強(qiáng)度，無磁，高彈性Qsi340.2QSn4326535344244255039.293HB90～120耐腐蝕，防磁好青