弹簧本章内容1、弹簧的用途、分类2、弹簧的几何参数计算，特性曲线3、弹簧的应力及变形§1概述一、弹簧的用途1、控制机构的运动；如制动器、离合器2、减振和缓冲；如汽车、火车的减振弹簧3、储存及输出能量；如钟表弹簧4、测量力的大小；如弹簧称二、类型类型1、按载荷分拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧、弯曲弹簧2、按形状分螺旋、环形、碟形弹簧，板簧、盘簧簧拉压簧圆锥压簧扭簧板簧蝶形弹簧涡卷形弹簧3、弹簧的端部结构弹簧端部型式.MPG弹簧工艺三、弹簧的制造冷卷热卷四、材料要求：高的弹性极限、疲劳极限，足够的韧性、塑性，好的热处理性——弹簧钢常用材料：60Si2Mn,65Mn,70,不锈钢§2圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧的设计一、几何参数•簧丝直径d、中径D、外径D2、内径D1、•节距p、圈数n、自由高度H0、螺旋升角α、•D1=D-d，D2=D+dpα=arctgπDα＝5°～9°旋绕比C：C=D/d常用5～8二、特性曲线——表示载荷与变形关系的曲线圆柱螺旋拉簧圆锥螺旋拉簧圆柱螺旋压簧中凹、中凸形弹簧PP等刚度λ刚度渐增λ三、失效形式与设计准则失效形式：1）疲劳断裂：火车弹簧2）刚度失效：弹簧称设计准则：强度准则→→d刚度准则→→n四、受载时的应力及变形弹簧受力及刚度.MPG1、应力AA轴向剖面A-A力P扭矩T=PD/2B法向剖面B-BPsinαPcosα弯矩M=Tsinα扭矩T’=Tcosαα=5°--9°取sinα=0cosα=1BAAB-B剖面PPD24P⎛2D⎞=τ+ττ=+=⎜1⎟+∑pTπd24πd316dπ2⎝d⎠4P=1()+C2πd21+2C≈2C略去τp引入K考虑簧丝升角、曲率对应力的影响8CPτ=KKτ=[]τ≤Tπd28KCP或：d≥πd2[]τB-B截面应力分布要点1）、旋绕比C（弹簧指数）C大—弹簧软，易颤动C小—卷制弹簧时，簧丝弯曲大C=5-82）、簧丝剖面上承受：切向力P—剪应力（小的压应力）转矩T—扭转剪应力3）、簧丝截面上的最大剪应力在其内侧2、弹簧的变形8PD3nPC83nλ==Gd4Gd压簧、无预应力拉簧：P8C3nλ=maxmaxGd有预应力拉簧：P8(−P)C3nλ=max0maxGd初拉力Pπd3τ0P=008KD弹簧刚度kp：PGdGd4—单位变形所需的载荷k===pλ8C3n8D3n五、弹簧设计步骤τ≤[τ]D、D1、D2强度已知：选择d径向尺寸特性曲线材料(Pmax,λmax)刚度p、H0kpn轴向尺寸要点1、影响强度的主要因素——钢丝直径d2、影响刚度的因素旋绕比C＝D/d：3kp∝1/C,C↑→→kp↓↓圈数n：kp∝1/n，n↑→→kp↓3、弹簧刚度λ一定时，kp↑→→P↑4、弹簧的串、并联串联：kp↓；并联：kp↑