《机械设计基础》课程PPT教学课件（讲稿）第十五章 弹簧

圆柱螺旋弹簣 环形单簧U FL Fl 圆锥螺旋弹簣 盘弹簣 Fl 碟形弹簧 板弹籤 F

F   F F  F  F  F  F   F F  F  F  F    F    F  F   F F  F  F  F  F   F F  F  F  F  板弹簧 圆柱螺旋弹簧 圆锥螺旋弹簧 碟形弹簧 环形弹簧 盘弹簧

「u」

F F F F F F c/2 c/2

第五篇其它零、部件 第十五章弹簧 §15—1概述

第五篇 其它零、部件 第十五章 弹 簧 §15—1 概 述

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 按照性质不同可分为:压缩弹簧、拉伸弹簣、扭转弹 簧和弯曲弹簣 按外形不同又可分为:螺旋弹簧、碟形簣、环形簧、 盘弹簧和板簣 三、弹簣的工作原理 弹簣特性线和刚度

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 按照性质不同可分为：压缩弹簧、拉伸弹簧、扭转弹 簧和弯曲弹簧 按外形不同又可分为：螺旋弹簧、碟形簧、环形簧、 盘弹簧和板簧 二、弹簧的类型 三、弹簧的工作原理 1、弹簧特性线和刚度

弹簧特性线表示弹簧载何与变形量之间的关系曲线 弹簧的刚度弹簧的载荷变化量与变形变化量之比, 以表示 dF dT 拉压弹簧k 扭转弹簧k=d0 F BDA 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 为变刚度弹簣。 O 常见弹篝的种类及特性曲线

弹簧特性线——表示弹簧载何与变形量之间的关系曲线 弹簧的刚度——弹簧的载荷变化量与变形变化量之比， 以k表示 拉压弹簧 扭转弹簧 d dF k =   d dT k = 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。 常见弹簧的种类及特性曲线 F O  D A C B

变形能 加载过程中弹簣所吸收的能量称为变形能 对于拉、压弹簣 U=L F()da 对于扭转弹簣 U=T(odo B 加载与卸载特性线所包围的面积即代表消耗的能 量U,U越大,说明弹簧的吸振能力越强。U与U之 比值称为阻尼系数

2、变形能 加载过程中弹簧所吸收的能量称为变形能  F 卸载 加载 O B A U0 U 对于拉、压弹簧 对于扭转弹簧  =    0 U F( )d  =    0 U T( )d 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 圆柱螺旋弹簧的结构 1、压缩弹簣 弹簧两端的端面圈与邻圈并紧 不参与弹簣变形,只起支承的作 用,俗称死圈。 D2 D 并紧不磨平端 并紧磨平端

§15—2 圆柱螺旋弹簧的结构、制造及材料 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。 一、圆柱螺旋弹簧的结构 D1 D2 D (3/4)d 1 d/4  p d H0  并紧不磨平端 并紧磨平端

拉伸弹簧 如图,圆柱螺旋拉伸弹簧不受外力的自由状态,此时 一弹簧各圈应互相并拢。拉伸弹簣分无初拉力和有初拉力 两种 拉伸弹簧的端 部结构飛式

2、拉伸弹簧 如图，圆柱螺旋拉伸弹簧不受外力的自由状态，此时 弹簧各圈应互相并拢。拉伸弹簧分无初拉力和有初拉力 两种。 H0 p d D D2 D1 拉伸弹簧的端 部结构形式

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、圆柱螺旋弹簣的材料及许用应力 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)、 硅锰弹眚钢(如60Si2MnA)、铬钒弹簧钢(如 50CrVA)、不锈钢(如1Cr18Ni9)及青铜(如 QBe2)等。 2、弹黉的许用应力 弹簧材料的许用应力与弹簧的受载循环次数有关

弹簧的卷制方法有冷卷法和热卷法 二、圆柱螺旋弹簧的制造 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）、铬钒弹簧钢（如 50Cr-VA）、不锈钢（如1Cr18Ni9）及青铜（如 QBe2）等。 三、圆柱螺旋弹簧的材料及许用应力 弹簧材料的许用应力与弹簧的受载循环次数有关 1、弹簧的材料 2、弹簧的许用应力

§15-3圆柱螺旋压缩(拉伸)弹簧的设计计算 P 、弹簧特性线 。预紧力F称为弹簧的最小 载荷。Fn为弹簣所承受的 最大工作载荷,此时,弹 H 簧高度压缩到H2,相应变 形为 max 该时刻弹黉各圈 之间仍应保留的间隙,欲。任 称余隙。 F3为弹黃的极限载荷。 λm与λ1之差或H2与H之差,称为弹簧的工作行程

§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。  d p D D 2 D1 U F O Fmax F3  H2 H1 H0 3 max 1 2 H3 F1 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