18.3考点及常见题型精解 18.3.1本章考点 本章的重点和难点包括两点，一是圆柱螺旋弹簧的基本概念、基本几何参数：二是圆柱螺旋压缩、拉 伸弹簧的设计计算和特性曲线的描绘。 掌握弹簧的设计计算应包括：弹簧的结构设计、强度及刚度计算、几何参数的选择及计算、特性曲线 以及压缩弹簧的稳定性分析等。 本章非考试重点，分值不高，以选择、填充、判断、简答等题型出现，多以基本概念的理解、几何参 数对弹簧性能的影响的分析题居多。 18.3.2常见题型精解 例18.1圆柱螺旋弹簧的卷绕方法有（冷卷）和（热卷)两种，当弹簧丝直径d在8mm以上时， 应用（热卷）方法卷绕。 例18.2制造弹簧丝直径风>d,、两端并紧磨平的普通压缩弹簧，其制造工艺有：a、热卷；b、淬火 及回火处理：C、工艺检验：d、两端面加工。则其工艺路线应为(C) A、a→b→c→dB、d→a→b→c C、a→d→b-c D、c→a+d→b 【评注】圆柱螺旋弹簧的制造工艺过程应包括有：卷制、两端面加工、热处理、工艺试验。对于重要的弹簧有时还须进行强压 或喷丸处理。卷制方法主要有两种，分别是冷卷和热卷。当弹簧丝直径口小于8mm时，采用冷卷法。为了消除卷绕后的残余应 力，应进行回火处理。当弹簧丝直径d大于8m时，簧丝较粗，应根据簧丝直径选择合适的温度进行热卷，然后进行淬火及回火 处理。 例18.3现有两个弹簧A、B,它们的弹簧丝直径、材料及有效圈数均相同，仅中径D:>Da:.试问： (1)当载荷F相同时，哪个变形大？(2)当载荷F以相同的大小连续增加时，哪个可能先断？ 答：(1)因弹簧中径Da>Da2,所以旋绕比C,>Ca,旋绕比大，其刚度小，所以当载荷F相同时，弹 簧A的变形量大. (2)弹簧的剪应力与旋绕比C成正比，所以当载荷F以相同的大小连续增加时，弹簧A先断。 8FDn 8FCn X= 【评注】由式 G4 G:可知，当其它条件相同时，弹簧的变形量与弹簧中轻D?或旋绕批 的三次方成正比， 当D?或C增大时，其弹簧变得很软，弹簧刚度小，弹簧易颜动。同时，弹簧丝法截面上的扭转力炬较大，故而使截面上的剪应力 增加，强度减弱，其他条件相同时， D,或C越大，越容易被剪断。从公式 -8答-8四P 中也看出，其剪应力与D, 或C成正比。 例18.4弹簧的旋绕比C对弹簧性能有什么影响？设计中应如何选取C值的大小？ 答：在其他条件相同的情况下，随着旋绕比C的减小，簧丝内侧剪切应力减小，弹簧强度增加：同时， 弹簧刚度也增大。但当C值继续减小时，弹簧曲率的螺旋升角对扭转剪切应力的影响就会增加，使得簧 丝内侧的剪切应力增加，反而降低弹簧的强度，同时也使制造困难。因此C值又不能太小，若C值过 大，则弹簧网刚度较差、易颜动。所以旋绕比C应在4~16之间，常用的范围为5~8 例18.5某圆柱螺旋压缩弹簧断了1/3，试问从弹簧强度出发，剩余的2/3能否继续工作？其刚度如何变化？ 答：从弹簧强度计算公式(18-2)可以看出，其强度与弹簧的圈数多少并无关系，弹簧断了，并不影
18.3 考点及常见题型精解 18.3.1 本章考点 本章的重点和难点包括两点，一是圆柱螺旋弹簧的基本概念、基本几何参数；二是圆柱螺旋压缩、拉 伸弹簧的设计计算和特性曲线的描绘。 掌握弹簧的设计计算应包括：弹簧的结构设计、强度及刚度计算、几何参数的选择及计算、特性曲线 以及压缩弹簧的稳定性分析等。 本章非考试重点，分值不高，以选择、填充、判断、简答等题型出现，多以基本概念的理解、几何参 数对弹簧性能的影响的分析题居多。 18.3.2 常见题型精解 例 18.1 圆柱螺旋弹簧的卷绕方法有 （冷卷） 和（ 热卷） 两种，当弹簧丝直径 在8 以上时， 应用（热卷） 方法卷绕。 例 18.2 制造弹簧丝直径 、两端并紧磨平的普通压缩弹簧，其制造工艺有：a、热卷；b、淬火 及回火处理；c、工艺检验；d、两端面加工。则其工艺路线应为 （C） A、a→b→c→d B、d→a→b→c C、a→d→b→c D、c→a→d→b 【 评注 】圆柱螺旋弹簧的制造工艺过程应包括有: 卷制、两端面加工、热处理、工艺试验。对于重要的弹簧有时还须进行强压 或喷丸处理。卷制方法主要有两种，分别是冷卷和热卷。当弹簧丝直径 小于8 时，采用冷卷法。为了消除卷绕后的残余应 力，应进行回火处理。当弹簧丝直径 大于8 时，簧丝较粗，应根据簧丝直径选择合适的温度进行热卷，然后进行淬火及回火 处理。 例 18.3 现有两个弹簧A、B，它们的弹簧丝直径、材料及有效圈数均相同，仅中径 。试问： （1）当载荷F相同时，哪个变形大？（2）当载荷F以相同的大小连续增加时，哪个可能先断？ 答： （ 1）因弹簧中径 ，所以旋绕比 ，旋绕比大，其刚度小，所以当载荷F相同时，弹 簧A的变形量大。 （ 2）弹簧的剪应力与旋绕比C成正比，所以当载荷F以相同的大小连续增加时，弹簧A先断。 【 评注 】由式 可知，当其它条件相同时，弹簧的变形量与弹簧中径 或旋绕比 的三次方成正比， 当 或 增大时，其弹簧变得很软，弹簧刚度小，弹簧易颤动。同时，弹簧丝法截面上的扭转力矩较大，故而使截面上的剪应力 增加，强度减弱，其他条件相同时， 或 越大，越容易被剪断。从公式 中也看出，其剪应力与 或 成正比。 例 18.4 弹簧的旋绕比 对弹簧性能有什么影响？设计中应如何选取 值的大小？ 答 ：在其他条件相同的情况下，随着旋绕比 的减小，簧丝内侧剪切应力减小，弹簧强度增加；同时， 弹簧刚度也增大。但当 值继续减小时，弹簧曲率的螺旋升角对扭转剪切应力的影响就会增加，使得簧 丝内侧的剪切应力增加，反而降低弹簧的强度，同时也使制造困难。因此 值又不能太小。若 值过 大,则弹簧刚度较差、易颤动。所以旋绕比 应在4～16之间，常用的范围为5～8。 例 18.5 某圆柱螺旋压缩弹簧断了1/3，试问从弹簧强度出发，剩余的2/3能否继续工作？其刚度如何变化？ 答 ：从弹簧强度计算公式（ 18-2）可以看出，其强度与弹簧的圈数多少并无关系，弹簧断了，并不影
响其强度，从强度出发，仍可继续工作。从弹簧刚度计算公式(18-5)得知，其刚度与弹簧有效圈数成反比，断后弹簧的刚度 增大
响其强度，从强度出发，仍可继续工作。从弹簧刚度计算公式（18-5）得知，其刚度与弹簧有效圈数成反比，断后弹簧的刚度 增大