第十五章 弹簧
(一)教学要求
了解各类弹簧的工作原理,特点及应用,掌握圆柱螺旋弹簧的设计方法
(二)教学的重点与难点
圆柱螺旋弹簧的设计计算
(三)教学内容
§15—1 概述
一,弹簧的功用
(1)控制机构的位置和运动;(2)缓冲及吸振;(3)储存能量;(4)测量力和力矩
二,弹簧的类型
性质不同,压缩弹簧,拉伸弹簧,扭转弹簧和弯曲弹簧.外形又可分为螺旋弹簧,碟形簧,环形簧,盘弹簧和板簧
三,弹簧的工作原理
1,弹簧特性线和刚度
表示弹簧载何与变形量之间的关系曲线称为弹簧特性线.
弹簧的载荷变化量与变形变化量之比称为弹簧的刚度,以k表示
拉,压弹簧
扭转弹簧
弹簧特性线呈直线的,其刚度为——常数,称为定刚度弹簧;当特性线呈折线或曲线时,其刚度是变化的,称为变刚度弹簧.
2,变形能
加载过程中弹簧所吸收的能量称为变形能
对于拉,压弹簧
对于扭转弹簧
加载与卸载特性线所包围的面积即代表消耗的能量U0,U0越大,说明弹簧的吸振能力越强.U0与U之比值称为阻尼系数.
§15—2 圆柱螺旋弹簧的结构,制造及材料
一,圆柱螺旋弹簧的结构
1,压缩弹簧
弹簧两端的端面圈与邻圈并紧,不参与弹簧变形,只起支承的作用,俗称死圈.
2,拉伸弹簧
二,圆柱螺旋弹簧的制造
弹簧的卷制方法有冷卷法和热卷法
三,圆柱螺旋弹簧的材料及许用应力
1,弹簧的材料
要求弹簧材料应具有高的弹性极限和疲劳极限,足够的韧性和塑性,良好的热处理性能.
常用的弹簧材料有:碳素弹簧钢(如60,75,65Mn等),硅锰弹簧钢(如60Si2MnA),铬钒弹簧刚(如50Cr-VA),不锈钢(如1Cr18Ni9)及青铜(如QBe2)等.
2,弹簧的许用应用
弹簧材料的许用应力与弹簧的受载循环次数有关.
§15—3 圆柱螺旋压缩(拉伸)弹簧的设计计算
一,弹簧特性线
预紧力F1称为弹簧的最小载荷.Fmax为弹簧所承受的最大工作载荷,此时,弹簧高度压缩到H2,相应变形为λmax,该时刻弹簧各圈之间仍应保留δ1的间隙,欲称余隙.F3为弹簧的极限载荷.
λmax与λ1之差或H2与H1之差,称为弹簧的工作行程λ0
二,基本参数及其选择

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