《机械设计基础 第4版》 课件 15弹簧

一、主要内容1、弹簧的功用和类型；2、圆柱螺旋弹簧的材料和许用应力；3、圆柱螺旋弹簧的设计；学习指导

第十五章弹簧

二、重点和难点内容1、圆柱螺旋弹簧的应力、变形和特性曲线；2、圆柱螺旋弹簧的设计、计算。第一节弹簧的功用和类型

一、弹簧的主要功用1)缓和冲击和吸收振动2)控制机构运动及构件位置3)测量力的大小4)储存能量1.圆柱螺旋弹簧承受压缩。结构简单，制造方便，刚度稳定，应用最广。承受拉伸。结构简单，制造方便，刚度较稳定，应用较广。承受扭转。主要用于各种装置的压紧、储能或传递转矩。二、弹簧的类型2.圆锥螺旋弹簧3.蝶形弹簧承受压缩。刚度大，缓冲、吸振性强。主要用于要求缓冲和减震能力强的重型机械。承受扭转。其结构紧凑，稳定性好，可防止共振。主要用于承受较大载荷和减振。4.环形弹簧5.盘簧承受扭转。储存的能量随圈数的增多二增大。多用于钟表、仪器的储能装置。承受压缩。能吸收较多的能量，因此具有较高的减振性。常用于重型设备的缓冲装置。6.板弹簧承受弯曲。缓冲减振性好。主要用于汽车、拖拉机、火车车辆等悬挂装置中。一、弹簧的材料第二节圆柱螺旋弹簧的材料和许用应力

对弹簧的材料的主要要求是：1.必须有较高的弹性极限,强度极限,疲劳极限和冲击韧性；2.具有良好的热处理性能,热处理后应有足够的经久不变的弹性,且脱碳性要小;3.对冷拔材料要求有均匀的硬度和良好的塑性。弹簧材料的许用应力与材料品质、热处理方法、载荷性质、工作条件以及弹簧丝直径有关。二、弹簧的许用应力常用的弹簧材料有：碳素弹簧钢、合金弹簧钢、不锈钢等第三节圆柱螺旋弹簧的设计

一、弹簧的端部结构二、弹簧的应力、变形和特性曲线1.弹簧的应力与变形(1)弹簧的应力扭转引起的切应力为(2)弹簧的变形弹簧刚度为所需有效圈数为弹簧轴向变形量为最大切应力数值与强度条件为弹簧钢丝的直径为≥≤2.弹簧的弹性曲线弹簧特性曲线是表示在弹性范围内工作时载荷F与变形量之间的关系曲线。●预压力,变形量,高度;●极限载荷,变形量,高度;●最大载荷,变形量,高度。对于Ⅰ类载荷对于Ⅱ类载荷对于Ⅲ类载荷最小载荷三、圆柱螺旋弹簧的主要参数和几何尺寸计算普通圆柱螺旋弹簧的主要参数包括弹簧丝直径、弹簧中径、有效圈数、自由高度，其几何尺寸计算见表15-6。圆柱螺旋压缩弹簧高径比b过大时，承压时会丧失稳定，如图a所示，一般取；否则，应在弹簧内侧加装导杆(如图b所示)或在外测加装导套(如图c所示)。≤四、弹簧的设计计算设计弹簧的已知条件：工作载荷及相应的变形或行程和空间位置的限制。设计弹簧的一般步骤：(1)根据工作条件，选择材料及弹簧结构形式；(2)根据强度、刚度或变形条件计算和确定主要参数；(3)计算弹簧其他部分的几何尺寸；(4)绘制弹簧工组图(包括弹簧特性曲线图)。典型习题

【1】圆柱螺旋弹簧压缩弹簧受压力时，其弹簧丝截面上产生的是压力。【2】弹簧刚度是指所受载荷与产生的变形之比。【3】汽车底盘下安装板弹簧的目的是为了储存弹簧。【4】若两个圆柱螺旋压缩弹簧的材料、中径、弹簧线径和工作圈数相同，而节距不同，则它们的刚度不同。【5】为了使圆柱螺旋压缩弹簧在压缩后，仍能保持一定的弹性，设计时应考虑在最大工作载荷作用下，各圈之间必须保留一定的间隙。【6】测力弹簧宜采用变刚度弹簧。【7】在圆柱螺旋弹簧受拉力时，其弹簧丝截面上受扭