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第十章 弹簧 第一节　弹簧的功用、类型及材料 第二节　圆柱螺旋压缩(拉伸)弹簧的结构、制造与设计 第一节　弹簧的功用、类型及材料 一、弹簧的功用 二、弹簧的类型 三、弹簧的材料及许用应力 一、弹簧的功用 弹簧的主要功用有： ①控制机构的运动或零件的位置，例如离合器、凸轮机构、阀门及调速器中的弹簧； ②缓冲及吸振，例如汽车、火车车厢下的减振弹簧，各种缓冲器中的弹簧； ③储存能量作为动力源，例如机械钟表、仪器、玩具等使用的发条，枪栓弹簧； ④测量力和力矩，例如弹簧秤、测力器中的弹簧等。 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。 二、弹簧的类型 分类 螺旋弹簧 截锥形 按形状分 按受载分 拉伸弹簧 压缩弹簧 扭转弹簧 环形弹簧 平面涡圈弹簧 板弹簧 碟形弹簧 圆柱形 潘存云教授研制 a)圆柱形拉伸弹簧　b)圆截面圆柱形压缩弹簧　c)矩形截面圆柱形压缩弹簧d)圆锥形压缩弹簧　e)扭转弹簧 圆柱形弹簧因其受力与变形成正比，便于生产，故应用最广；圆锥形弹簧具有防共振的能力，稳定性好，多用于承受较大的载荷和减振。按照金属丝横截面形状的不同，分为圆形截面弹簧和矩形截面弹簧等。在所占空间相同时，后者能吸收的能量多。 螺旋弹簧 非螺旋弹簧a)环形弹簧　b)碟形弹簧　c)平面涡卷弹簧　d)板弹簧 环形弹簧和碟形弹簧 环形弹簧和碟形弹簧都是压缩弹簧，在工作过程中，其一部分能量消耗在各圈之间的摩擦上，因此具有很强的缓冲吸振能力，多用于重型机械的缓冲装置。 平面涡卷弹簧 这种弹簧又称盘簧，其轴向尺寸很小，常用做仪表和钟表的储能装置。 板弹簧是由许多长度不同的钢板叠合而成，主要用做各种车辆的减振装置。 按制作弹簧材料的不同，弹簧还可分为金属弹簧和非金属弹簧。上述弹簧都是金属弹簧，而弹性套柱销联轴器中的弹性套是用橡胶制成的弹簧，图示为单囊式空气弹簧。 板弹簧 单囊式空气弹簧 三、弹簧的材料及许用应力 弹簧的材料 工作性质和条件对弹簧材料的要求是多方面的。为保证弹簧的变形始终在弹性范围内, 弹簧材料必须具有较高的弹性极限；对于经常承受交变或冲击载荷的弹簧，其材料还应具有较高的疲劳极限和足够的韧性；为了便于弹簧的制造，材料还要具有良好的塑性和热处理性能等。弹簧的常用材料有碳素弹簧钢、合金弹簧钢和有色金属合金等。选择弹簧材料时，应充分考虑弹簧的工作条件、功用、重要性和经济条件等因素。 表10-1　螺旋弹簧的常用材料和许用应力 许用应力 许用应力与载荷性质有关，作用次数在 次以上的变载荷属于Ⅰ类载荷，如内燃机阀门弹簧、电磁闸瓦制动器弹簧受到 的载荷；作用次数在 ～ 次的变载荷以及冲击载荷属于Ⅱ类载荷，如调速器弹簧、一般车辆弹簧受到的载荷；作用次数在 次以下的变载荷(即基本为静载荷)属于Ⅲ类载荷，如一般溢流阀弹簧、摩托车摩擦式安全离合器弹簧等受到的载荷。碳素弹簧钢丝的许用应力还与其抗拉强度极限有关，其抗拉强度极限见表10-2。按用于制作低应力、中等应力和高应力三种弹簧的情况，应分别选用B、C和D三个等级的碳素弹簧钢丝。 表10-2　碳素弹簧钢丝的抗拉强度极限 (MPa) 第二节　圆柱螺旋压缩(拉伸)弹簧的结构、制造与设计 一、圆柱螺旋压缩(拉伸)弹簧的结构二、圆柱螺旋弹簧的制造三、弹簧的特性曲线四、弹簧的应力、变形和稳定性计算五、弹簧的主要参数及几何尺寸计算六、弹簧的设计计算 一、圆柱螺旋压缩(拉伸)弹簧的结构 圆柱螺旋压缩弹簧 压缩弹簧 (a) YI型 (b) YⅡ型 (c) YⅢ型 压缩弹簧的端部结构 直径为d的弹簧丝，沿中径D旋绕，旋向为右旋(一般应采用右旋), 螺旋升角 ；在自由状态下，高度为 ，节距为t，各圈之间有适当的间距 ，以便弹簧受压时有足够的变形空间，即在最大载荷作用下，各圈之间仍保留一定的间距 ，一般推荐 。 圆柱螺旋拉伸弹簧 (a) LI型 (b) LIII型 (c) LVII型(d) LVIII型 拉伸弹簧的端部结构 其螺旋结构与圆柱螺旋压缩弹簧的基本相同，不同的是：在自由状态下，圆柱螺旋拉伸弹簧各圈相互并拢，即间距等于零。这类弹簧可分为无预应力和有预应力两种，前者的各圈虽然并紧，且相互间没有压紧力，故在自由状态下弹簧丝中没有预应力；而后者是在卷绕成形时，使弹簧丝绕其自身轴线扭转，制成弹簧的各圈之间具有一定