各类弹簧设计流程图

1、各类弹簧设计流程装置空间：设计一压缩弹簧必须清楚了解，所需装置弹簧的空间，方能有效掌握一压缩弹簧之基本制造条件，外径、径、自由长。活动行程荷重：压缩弹簧的设计，必须清楚了解要作动的位置，及所需承载之 弹力。定出位置了解所需的弹力，则可决定材质、线径、圈数。 环境因素：弹簧于不同环境下作动，会受环境因素的影响，而影响到使用寿命， 故设计者必须考虑到环境温度及湿度之变化，温度对弹簧的寿命影响甚巨，湿度则容易使未 表面处理的弹簧产生氧化。故环境因素可决定该弹簧是否需作表面处理及材质的选定。两端距离空间：拉伸弹簧两端点将影响到挂勾之形式及拉簧的自由长。空间则 可决定密着部的尺寸、外径。预拉之荷重：预拉

2、之荷重则决定弹簧的材质及线径，密着部的尺寸则可调整预 拉长度。心轴之外径：扭簧径的订定得依心轴的大小而决定 , 但需考虑扭转后 , 簧体之变 化，故得预留适当之裕度。装置空间之径：若一扭转弹簧之装置采崁入式则需考虑崁入式之空间。空间则 决定簧体的外径、自由长、圈数。扭转支点：扭簧作功时必须有一支点，此一支点可决定，扭杆的长度及形式。作动之起终点：施力扭杆在未作功时与支点的角度位置，可明订出施力扭杆的 长短、形式及与支点杆的角度。这两天搞圆柱螺旋压缩弹簧设计，而想到的设计时，我们用到的参数有：材料的抗拉强度（或剪切强度），弹性模量（或剪切模量）及 弹簧的几何尺寸。出于疲劳的考虑，而设定弹簧的极限

3、工作载荷。整个计算、选参数的过程并未考虑热处理对弹簧产生的影响。从中是否能说明，热处理并不 是很影响弹簧刚度等参数，是否可认为热处理不影响弹簧的弹性模量（或剪切模量）。至于热处理为什么重要？我想是不是因为热处理改变的是材料的屈服强度，热处理没做好的 弹簧，很容易发生永久性的变形，不可恢复，这是一种屈服失效。由此我们可否认为：真真设计合理的弹簧，在正常工况下，超寿命使用，若要发生失效，只 能是疲劳失效，也就是发生脆断。按祓日期；兀皿年4月e日 岀处；机桶设计网絡课程 作者；不详【備氟录入:szWcn7.J.1几何秦數的计算如圏7.4和图7朽所示，圆柱螺璇弾簧的主妥几何尺寸有外径D中径Dr内径以

4、节距匕螺旅 升角锻簧竺直径舞。弹簧的施向可以是右旋或左無 一般用右显 几何尺寸计算必式见表工MD2化4弹簧的几何尺寸表75旋绕比c和曲度系数K参数选择腹缢比匚1般花下述范围选挥;热卷弹4-10冷卷弹簧斗-1斗册奩泵数k1” 4c-l 0,615K-+4c - 4c昔通禅簧的结构尺寸见表匕6&巒訶 =r Q a J二二 2二- =：T ximmFjX1-L珂:.規;5s弍 I2 2 ：；左艮三送一土言y 二 JL?.b.v. nr 4c-l 0.615K =:rTv丁wSiS.vTf j.j心帚=恥V InN 51-5y X工onDj=D -iD=D-d三弐谕ID苗想、D:. = .、y 厂r

5、DIgD打CTV芒Ink.V UUa.;I-Fn 汽JAWF 真ri irw 七flX 7 附）ftl沟=”+(2-25)梯?： = ?+(!.5-2i丄/ .-(L2)dn_/-G3.5)d :n心二壬= r-sf-.8XE；d = t-d二二二 W. r 八工Lcos a】=血申7丁三二.二二亠ta -arct?对專喪三蚩尊g.誘心f負i用.-r.l加rm.-Lr -4m等.1 V si rt二Hi艮二(泌-03)dHUd岂沦二7.3.2嫦性曲线弹簣应在弹性变形范围内工作。当承受轴向载葡卩吋，弹賽g产生相应的弾性变形九表示载葡与变 形关系的曲线祢为弹簧的特性曲线。对于等节距的圆柱噪旋弾簧，

6、其变形馬载爾诚正比，因此酬特性曲线是一条直线。如图7砺 示。图中为卸卜工作肺，即弹簧在安装位置吋所受的压力.F血使離能可靠地稳定在安装位置 上，对压绪触，喇在他2。5几联围内选取；为最夫工第载荷，曲画一作用下，弹簧丝的 最大应力，不应噩材科的许用应力；怙点棚睜荷，即迖到材科剪切战蹶限洞载荷； 片氐片山分别为对应于上述三种载荷作用时的弹簣高度；Wn, to, Himo分别对应于上述三种载 荷作用吋的弹簧变形量。对压缩弹簧，为了在F啦作用时弹簧确并紧，MW0.8n5.如图7.7所示，弹簧的刚度k为.F亠 Fk = =乙 /常数在加戟过程中，弾簣所储存的能量为变形能口即密沖小方補示的面积。在弾割作图

7、中，应 绘制弹竇的挣性曲线，作为检验弹簧吋的依据之一。1弹賛的应力圆柱喋旋压维及拉伸弹簧的外载荷购沿弹簧的轴线作用，它们的应力和变形计算是相同的。现以螺 旋压缩弹簧为例进行分析。和L违7. 9弹董丝的应力7-8禅簧受力分析图78所示为一圆柱螺旋压缩弾簧。弹簧丝是圆截面的，直径为d。弹簧中径D2；螺旌升角为&通 常，弹簧的摞旋升角目很水（90）,所以可以近似地认为通过弹簧轴线的截面就是弹簧丝的法截面。根据力的平衡可知，在此截面上作用着剪力F和扭矩了T二FD/2。如杲不考虑弹簧丝的弯曲，可按直秆廿算。以zp表示弹簧丝的极截面系数，则扭矩了在截面上引起 的最大扭切应力（图79）为T _FD: 1 _

8、 3FD:厂护6 =新/若剪力F引起的切应力为均匀分布，则切应力弾簧丝截面上最大切应力 发生在其内侧，也就是靠近弾簧轴线的一侧，其值为(17-1)C旦d则弹簧丝截面上的最大切应力为:，8FCZ1 0丄刃 C （17-2）兀中，琳为輸比（或擀雜数）,是衡量弹覧曲率的按参数。加使弹剤徴颤卿过轧C 值不以太大，为了毬免卷绕吋弹簧受到强烈弯曲，Cfi又不应太小。C值的选值可参考表74。欷4圆柱腿旋弹簧的胡弹簧指擲弹竇丝ISd/mm0.2-0.40.5-11.1-2.22.5-67-1618-40C7-145-125-104-104-84-6为了考虑弹簣开角和曲辆弹簧丝应力的影响，现引入-个曲度系数K,

9、则弹簧丝截面内侧的最大切 应力茨其強度条件为T(7-3)式中弹簧的曲度系数K可按下式计算(7-4)4C-4 CK值也可根据轍比C值直接从图7.11中查律2弹覧的变形在轴向輛啲作用下，弾簧产生轴向变形觐见巒12, a.今截取微段弹簧丝（如图7.12, b所 示），当弾譜旋升角眾啊，微段产生的腑变形为.从.Dd血賦dz二二却二亠一二一心22 GI: GM諺与麴的飜珈则賴绷总碾门加由此髀訓紳麹量为7.12弹糊飜盂中,G为榊細娈楼量（融G二8X104N/nZ伽C=fflO4K/rrar2）,黜俯号意义同前。若强7.13医编尊簧的倒夸从防止BI弯的措施弾簧的刚度k为由式帥_6）可以看出，弹簧刚度馬C、G

10、、跚有关，其中腹绕比C对弹簧刚度的影响最大。3.压缩弹簧的稳定性压缩弾簧的长径比b二太大叭可能在受载吋失稳，发生侧暫导致弾簧失效如图氓13,祈示。为了保证压缩弹簧的穩定性，弹簧长径比b不应超过许用值：即：两端固定的弾簧b53； 端固定 另一端枝支的弹簧b37；两端均可自由转动的弹簧b26当b尢于许用值叭应在弹簧的内侧加导问秆 或在外侧加导向套（如图7.13, b）o导冋秆、套卅间应有适宜的间隙（直径间隙c值按表75选取），工 作时需加彌油。表7.5导向杆（套）与弹簧间的间隙中 gD2/mm510101818-3030-50508080-120120-150间 ffic/mm0.D1247,3.

11、4设州财集iB删蹶龊肝殊龊躺踉舲裁敲辦性鍍糰龊碾条料M 弹鼾矢薛删賴的己孵件ii常九離郦受鳩大邛端脑W量嫌觌方确霖鋤卩 I臟琳聘）。所離訓殳诡是褪己懈件,靛戦的披参加珈n呱眺繃尺寸,并鋼籲 BRWI雕牖叭融肛作条件选離宜的戦林榊齣弑鮎运脈力、变 扬佩靛50按鏡最前舞訓耽翔尺寸籲绷开眾等。擀覧塑筑因为 臟加刪匕嘟嶺殖晞孵盹fti己如嫌重鹦IK灘疏觴两端可帥转动,徹棘賴删釘大于30血溥 賃輟的歙邛輔为560M相应粧犠腿为15呱I+IWION,相应粧犠耀为 恤戡训瀨。鼬（0卿條糊删瓶定辦应力该賴嫌釀属于II类賴。Bosi熾盅由表ill臨& = 640.V mm*a（2）褪贱条件輝巡韶 圳选取麴惟5则由式（卜5）得4C-1 0.615 4x5.5-l 0.615+=+a1.284x5.5-4确定d值底即可麒计算弹簧的中径和外色徐A 4C-4 C丸3.9片卩并D =Ca? = 5.5x4=22mmD 二 D： + d 二2 + 4 二 26w? (37.3住）计算弹簧的鸵尺寸内径 D二 D，- d 二 22 -4 = 18mm215间距5-o=亦臣=188ww 取 二 3mm 节距二6+4二3+4坯唧-a -arci二欲 臓升角