基礎彈簧知(zhī)識

一(yī)、彈簧的作用、種類及常用符号和單位：

彈簧的作用：定位、複原、緩沖或減振、沖擊、動力、施力、調節壓力、測力

彈簧的種類：

依材料分(fēn)爲：金屬彈簧(鋼彈簧、有色金屬彈簧)，非金屬彈簧

依彈簧形狀分(fēn)爲：螺旋彈簧、片彈簧、蝸卷彈簧、闆彈簧、環形彈簧、扭杆彈簧【進口波形彈簧】

依彈簧使用條件分(fēn)爲：

Ⅰ類：受交變載荷作用次數在106次以上，屬于無限壽命計算範疇，應進行疲勞強度計算;

Ⅱ類：受交變載荷作用次數在103~105次之間、受沖擊載荷，屬于有限壽命計算範疇;

Ⅲ類：受交變載荷作用次數在103次以下(xià)，屬靜載強度計算範疇。

彈簧常用符号和單位：

C ——螺旋彈簧旋繞比;碟簧直徑比;系數【富士精密防松螺母】

D ——彈簧中(zhōng)徑

D1——彈簧内徑(ID)

D2——彈簧外(wài)徑(OD)

d ——彈簧材料直徑(線徑)

G ——材料的切變模量(Mpa)

F”——彈簧的剛度(N/mm)

H ——彈簧工(gōng)作高度

H0——彈簧的自由高度

T ——彈簧扭矩

t ——彈簧節距

二、彈簧的基本性能

彈簧是一(yī)種機械零件，它利用材料的彈性和結構特點，在工(gōng)作時産生(shēng)變形，把機械功或動能轉變爲變形能(位能)，或把變形能(位能)轉變爲機械功或動能。【Hard Lock防松螺母】

彈簧适用場合：

緩沖或減振，如破碎機的支撐彈簧和車(chē)輛的懸架彈簧等;

機械的儲能，如鍾表、儀表和自動控制機構上的原動彈簧;

控制運動，如氣門、離(lí)合器、制動器和各種調節器上的彈簧;

測力裝置，如彈簧稱和動力計上的彈簧。

彈簧的特性線：載荷與變形之間的關系曲線稱爲彈簧的特性線。

彈簧的特性線大(dà)緻有三種：1)直線型 2)漸增型 3)漸減型

彈簧的剛度：載荷增量與變形增量之比，即産生(shēng)單位變形所需的載荷，稱爲彈簧的剛度。

壓縮和拉伸彈簧的剛度爲 K=(P2-P1)/(H1-H2)

扭轉彈簧的剛度爲K=(T2-T1)/(扭轉角2-扭轉角1)

特性線爲漸增型的彈簧，剛度随着載荷的增加而增大(dà);

漸減型的彈簧，剛度随着載荷的增加而減小(xiǎo);

直線型的彈簧，剛度則不随載荷變化而變化，也稱爲彈簧常數。

彈簧的變形能

彈簧的變形能與彈簧材料的切變模量G和彈性模量E成反比，因此，低的模量對于要求大(dà)的變形能有利;變形能的大(dà)小(xiǎo)與最大(dà)工(gōng)作應力的平方成正比，增大(dà)應力就意味着要求材料有高的彈性極限，高的彈性極限也對應着高的模量(應力起決定性作用)。

爲得到大(dà)的變形能，可提高彈簧材料的體(tǐ)積或者應力，或兩者同時提高。

彈簧的疲勞強度

在機械設備中(zhōng)，組成機械的零件在工(gōng)作時所産生(shēng)的應力大(dà)緻有兩種：靜應力與變應力。

受靜應力的零件或材料的破壞是塑性變形或脆性斷裂，因此他們的強度是以材料的彈性極限或屈服強度和遷都極限來衡量的。而受變應力的零件或材料的破壞則是疲勞斷裂，因此他們的強度是以疲勞強度來衡量的。

疲勞強度低于彈性極限或屈服強度等靜應力強度。

變應力的類型：穩定性循環變應力，不穩定循環變應力，随機變應力。

影響疲勞強度的因素：屈服強度、表面狀态、尺寸效應、屯冶金缺陷、腐蝕介質、溫度

影響彈簧疲勞試驗的因素：内部因素，如化學成分(fēn)、金相結構等;

外(wài)部因素，如表面狀态、形狀尺寸、溫度和周圍介質。

三、圓柱螺旋壓縮彈簧

當旋繞比在3~10之間時，彈簧端面最好磨平;在10~15之間時，端面可磨也可不磨;大(dà)于15時就可不磨。

爲了避免由于載荷偏心引起過大(dà)的附加力，最少工(gōng)作圈數爲2，但一(yī)般不少于3。

旋繞比C=彈簧中(zhōng)徑 / 鋼絲直徑

旋繞比C太小(xiǎo)，材料的彎曲變形嚴重，需要的卷制功率大(dà)，有時切斷芯軸端頭太細，易斷裂;旋繞比C太大(dà)，卷簧後，彈簧圈容易松開(kāi)，彈簧的直徑難于控制;另外(wài)由于彈簧本身的重量，引起彈簧圈不斷的顫動。較爲理想的旋繞比4~9。

彈簧剛度F”=Gd4 / 8D3n (N/mm)

一(yī)般載荷要求的彈簧有效圈數≥2.5，而對于載荷要求比較嚴格的彈簧，有效圈數>4;有效圈數又(yòu)少，而載荷要求又(yòu)高，則難以制造。

對于材料直徑小(xiǎo)、載荷要求較嚴格的彈簧，建議采用支撐圈≥2。

當規定有指定高度下(xià)兩點或兩點以上的載荷時，自由高度不應有公差要求。彈簧的内徑和外(wài)徑不可同時标注公差。

四、圓柱螺旋拉伸彈簧

初拉力：拉簧在卷制成形時，彈簧圈相互之間産生(shēng)壓縮力。當拉伸的外(wài)載荷作用于彈簧時，若載荷産生(shēng)的拉伸力未達到此力以前，彈簧不發生(shēng)變形，當達到或超過此壓縮力後，才開(kāi)始發生(shēng)變形。對應此壓縮力的拉伸載荷，即爲初拉力F0。

有初拉力的彈簧的承載能力比無初拉力彈簧提高很多。

對于不要求初拉力的拉簧，圈與圈之間将或多或少有些間隙。當彈簧的圈數較多時，這些間隙将影響彈簧的自由長度理論值，需要與客戶協商(shāng)。

旋繞比、剛度計算公式同壓簧。

拉伸彈簧的總變形量爲有效圈數所産生(shēng)的變形量和兩端鈎環所産生(shēng)的變形量的總和。對于半圓鈎環相當于0.1圈;整圓鈎環相當于0.25~0.5圈。

有初拉力的彈簧必須用淬火(huǒ)狀态的鋼絲制造。

材料直徑較小(xiǎo)、有效圈數很多、彈簧旋繞比較大(dà)的拉簧，在電鍍時不易保證質量。

五、圓柱螺旋扭簧

彈簧類型：普通扭轉彈簧，并列雙扭轉彈簧，直列雙扭轉彈簧;無間距和有間距兩種。

一(yī)般彈簧有效工(gōng)作圈數不少于3圈;

扭轉彈簧的旋向必須明确，旋向必須與扭矩的方向相一(yī)緻，使彈簧工(gōng)作時旋緊。

扭轉彈簧的芯軸必須比最大(dà)工(gōng)作扭矩作用下(xià)的彈簧内徑小(xiǎo)10%。

扭臂部分(fēn)各過度圓弧的半徑最小(xiǎo)不應小(xiǎo)于2倍的材料直徑，以避免過大(dà)的應力集中(zhōng)。

爲使扭簧在工(gōng)作中(zhōng)不産生(shēng)失穩，其最大(dà)扭轉角不得大(dà)于允許值

φ允=123.1*自由狀态時有效圈數的開(kāi)4次方。

精度要求較高的扭簧回火(huǒ)溫度不可太高;

需電鍍處理的扭簧，其扭臂彎曲出的曲率半徑應盡可能大(dà)些，防止産生(shēng)清脆。

六、彈簧制造工(gōng)藝

卷簧——(校正)——消除應力回火(huǒ)——粗磨端面——去(qù)内外(wài)毛刺——(噴丸處理)——立定處理(或強壓處理)——精磨端面——檢驗——防鏽處理——包裝

噴丸處理：提高彈簧疲勞壽命

立定或強壓處理：将彈簧高度壓至工(gōng)作極限高度或各圈并緊數次或停留一(yī)段時間，以達到穩定尺寸及提高承載能力等作用。