弹簧的基本知识

弹簧的基本知识弹簧弹簧概述弹簧是一种利用弹性来工作的机械零件。一般用弹簧钢制成。用以控制机件的运动、缓和冲击或震动、贮蓄能量、测量力的大小等，广泛用于机器、仪表中。弹簧的种类复杂多样，按形状分，主要有螺旋弹簧、涡卷弹簧、板弹簧等。弹簧的常用材料制作弹簧的主要材料有：不锈钢弹簧线、优质碳素弹簧钢丝，耐疲劳合金弹簧钢丝,磷铜丝，镀锌镀镍丝、及各种进口弹簧线材料，高低温弹簧线特殊材料弹簧主要功能①控制机械的运动，如内燃机中的阀门弹簧、离合器中的控制弹簧等。②吸收振动和冲击能量，如汽车、火车车厢下的缓冲弹簧、联轴器中的吸振弹簧等。③储存及输出能量作为动力，如钟表弹簧、枪械中的弹簧等。④用作测力元件，如测力器、弹簧秤中的弹簧等。弹簧的载荷与变形之比称为弹簧刚度，刚度越大，则弹簧越硬。弹簧是机械和电子行业中广泛使用的一种弹性元件，弹簧在受载时能产生较大的弹性变形，把机械功或动能转化为变形能，而卸载后弹簧的变形消失并回复原状，将变形能转化为机械功或动能。弹簧力的分类弹簧可分为拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧和线弯曲弹簧，按形状可分为碟形弹簧、环形弹簧、板弹簧、螺旋弹簧、截锥涡卷弹簧以及扭杆弹簧等，按制作过程可以分为冷卷弹簧和热卷弹簧。普通圆柱弹簧由于制造简单，且可根据受载情况制成各种型式，结构简单，故应用最广。弹簧的制造材料一般来说应具有高的弹性极限、疲劳极限、冲击韧性及良好的热处理性能等，常用的有碳素弹簧钢、合金弹簧钢、不锈弹簧钢以及铜合金、镍合金和橡胶等。弹簧的制造方法有冷卷法和热卷法。弹簧丝直径小于8毫米的一般用冷卷法，大于8毫米的用热卷法。有些弹簧在制成后还要进行强压或喷丸处理，可提高弹簧的承载能力。什么是螺旋弹簧？螺旋弹簧即扭转弹簧，是承受扭转变形的弹簧，它的工作部分也是密绕成螺旋形。扭转弹簧的端部结构是加工成各种形状的扭臂，而不是勾环。扭转弹簧常用于机械中的平衡机构，在汽车、机床、电器等工业生产中广泛应用。什么是拉伸弹簧？拉伸弹簧是承受轴向拉力的螺旋弹簧，拉伸弹簧一般都用圆截面材料制造。在不承受负荷时，拉伸弹簧的圈与圈之间一般都是并紧的没有间隙。什么是压缩弹簧？压缩弹簧是承受向压力的螺旋弹簧，它所用的材料截面多为圆形，也有用矩形和多股钢萦卷制的，弹簧一般为等节距的，压缩弹簧的形状有：圆柱形、圆锥形、中凸形和中凹形以及少量的非圆形等，压缩弹簧的圈与圈之间有一定的间隙，当受到外载荷时弹簧收缩变形，储存变形能。什么是扭力弹簧？扭力弹簧利用杠杆原理，通过对材质柔软、韧度较大的弹性材料的扭曲或旋转，使之具有极大的机械能。弹簧名称分类复合式弹簧，橡胶弹簧，螺旋弹簧，蝶形弹簧，涡卷弹簧，板弹簧，扭杆弹簧，特种弹簧，流体介子弹簧。弹簧的制造设备弹簧作为工业系统中的一个重要元件，有着很大的使用量，而且种类繁多，因此弹簧的制作有原始的手工制作，逐步走向自动化。在我国九十年以前，弹簧行业只有很少的专业生产弹簧的机械设备，随着弹簧市场的越来越大，逐渐的专业弹簧设备企业也走进我国，如.的东北弹簧机械（EN侨鼎），光弘（KHM)等逐渐占领了主流弹簧生产市场。东北的EN502万能机，是采用专有的机械机构，方便快捷的生产各种弹簧，异型弹性元件。光弘的设备是生产压簧和拉簧的高速设备。在国外也有很多专业弹簧设备制造商如瓦菲奥斯，MEC等。目前国内生产大型弹簧数控热卷机还是空白。弹簧各部分名称:（1）弹簧丝直径d:制造弹簧的钢丝直径。（2）弹簧外径D:弹簧的最大外径。（3）弹簧内径D1：弹簧的最小外径。（4）弹簧中径D2：弹簧的平均直径。它们的计算公式为：D2=（D+D1）÷2=D1+d=D－d（5）t:除支撑圈外，弹簧相邻两圈对应点在中径上的轴向距离成为节距，用t表示。（6）有效圈数n:弹簧能保持相同节距的圈数。（7）支撑圈数n2：为了使弹簧在工作时受力均匀，保证轴线垂直端面、制造时，常将弹簧两端并紧。并紧的圈数仅起支撑作用，称为支撑圈。一般有1.5T、2T、2.5T，常用的是2T。（8）总圈数n1:有效圈数与支撑圈的和。即n1=n+n2.（9）自由高H0:弹簧在未受外力作用下的高度。由下式计算：H0=nt+(n2-0.5)d=nt+1.5d(n2=2时)（10）弹簧展开长度L：绕制弹簧时所需钢丝的长度。L≈n1(ЛD2)2+n2(压簧)L=ЛD2n+钩部展开长度（拉簧）（11）螺旋方向：有左右旋之分，常用右旋，图纸没注明的一般用右旋。(12)弹簧旋绕比；中径D与钢丝直径d之比弹簧常用符号和单位A——弹簧材料截面面积（mm²）；当量弯曲刚度（N/mm）；系数a——距形截面材料垂直于弹簧轴线的边长（mm）；系数B——平板的弯曲刚度（N/mm）；系数b——高径比；距形截面材料平行于弹簧轴线的边长（mm）；系数C——螺旋弹簧旋绕比；碟簧直径比；系数D——弹簧中径（mm）D1——弹簧内径（mm）D2——弹簧外径（mm）d——弹簧材料直径（mm）E——弹簧模量（MPa）F——弹簧的载荷（N）F’——弹簧的刚度Fj——弹簧的工作极限载荷（N）Fo——圆柱拉伸弹簧的初拉力（N）Fr——弹簧的径向载荷（N）F’r——弹簧的径向刚度（N/mm）Fs——弹簧的试验载荷（N）f——弹簧的变形量（mm）fj——工作极限载荷Fj下的变形量（mm）fr——弹簧的静变形量(mm)fs——试验载荷Fs下弹簧的变形量（mm）；线性静变形量（mm）fo——拉伸弹簧对应于处拉力Fo的假设变形量（mm）；膜片的中心变形量（mm）G——材料的切变模量（MPa）g——重力加速度，g=9800mm/s²H——弹簧的工作高（长）度（mm）Ho——弹簧的自由高（长）度(mm)Hs——弹簧试验载荷下的高（长）度（mm）h——碟形弹簧的内载锥高度（mm）I——惯性矩（mm4）Ip——极惯性矩（mm4）K——曲度系数；系数Kt——温度修正系数ρ——材料的密度（kg/mm³）σ——弹簧工作时的正应力（Mpa）σb——材料抗拉强度（Mpa）σj——材料的工作极限应力（Mpa）σs——材料的抗拉屈服点（Mpa）τ——弹簧工作时的切应力（Mpa）k——系数L——弹簧材料的展开长度（mm）l——弹簧材料有效工作圈展开长度（mm）；板弹簧的自由弦长（mm）M——弯曲力矩（N·mm）m——作用于弹簧上物体的质量（kg）ms——弹簧的质量（kg）N——变载荷循环次数n——弹簧的工作圈数nz——弹簧的支承圈数n1——弹簧的总圈数pˊ——弹簧单圈的刚度（N/mm）R——弹簧圈的中半径（mm）R1——弹簧圈的内半径（mm）R2——弹簧圈的外半径（mm）r——阻尼系数S——安全系数T——扭矩；转矩（N·mm）Tˊ——扭转刚度（N·mm/（º））t——弹簧的节矩tc——钢索节距（mm）U——变形能（N·mm）；（N·mm·rad）V——弹簧的体积（mm³）v——冲击体的速度（mm/s）Zm——抗弯截面系数（mm³）Zt——抗扭截面系数（mm³）α——螺旋角（º）；系数β——钢索拧角（º）；圆锥半角（º）；系数δ——弹簧圈的轴向间隙（mm）δr——组合弹簧圈的径向间隙（mm）ζ——系数η——系数θ——扭杆单位长度的扭转角（rad）κ——系数μ——泊松比；长度系数ν——弹簧的自振频率（Hz）Vr——弹簧所受变载荷的激励频率（Hz）τb——材料的抗剪强度（Mpa）τj——弹簧的工作极限切应力（Mpa）τo——材料的脉动扭转疲劳极限（Mpa）τs——材料的抗扭屈服点（Mpa）τ-1——材料的对称循环扭转疲劳极限（Mpa）φ——扭转变形角（º）；（rad）弹簧的规定画法（1）在平行螺旋弹簧线的视图上，各圈的轮廓线画成直线。（2）有效圈数在4圈以上的弹簧，可只画出其两端1～2圈（不含支撑圈）。中间用通过弹簧钢丝中心的点画线连起来。（3）在图样上，当弹簧的旋向不作规定时，螺旋弹簧一律画成右旋，左旋弹簧也画成右旋，但要注明“左”字。利用弹簧的功能1.测量功能我们知道，在弹性限度内，弹簧的伸长（或收缩）跟外力成正比。利用弹簧这一性质制成弹簧秤。2.紧压功能观察各种电器开关会发现，开关的两个触头中，必然有一个出头装有弹簧，以保证两个出头紧密接触，是导通良好。如果接触不良，接触处的电阻变大，电流通过时产生的热量变大，严重时还会是接触处的金属融化。卡口灯头的两个金属柱都装有弹簧也是为了接触良好；至于螺口灯头的中心金属片以及所有插座的接插金属片都是簧片，其功能都是使双方紧密接触，以保持到同良好。在何时磁带中，有一块磷青铜的簧片，利用它弯曲形变时产生的弹力使磁头与磁带密切接触。在订书机中有一个长螺旋弹簧它的作用一方面是顶紧钉书钉，另一方面是当最前面的钉被推出后，可以将后面的钉送到最前面以备钉舒适推出，这样，就能自动的将一个个钉推到最前面，直到钉全部推出为止。许多机器自动供料，自动步枪中的子弹自动上膛都靠弹簧的这种功能。此外，象夹衣服的夹子，圆珠笔，钢笔套上的夹片都利用弹簧的紧压功能夹在衣服上。3.复位功能弹簧在外力作用下发生形变，撤去外力后，弹簧就能恢复状态。很多工具和设备都是利用弹簧这一性质来复位的。例如，许多建筑物大门的合页上都装了复位弹簧人们进出后，门会自动复位。人们还利用这一功能制成了自动伞、自动铅笔等用品，十分方便。此外，各种按钮和按键也少不了复位弹簧。4.带动功能机械钟表，发条玩具都是靠上紧发条带动。当发条被上紧时发条产生弯曲形变，存储一定的弹性势能。释放后，弹性势能转变为动能，通过传动装置带动转动。在玩具枪和发令枪和军用枪支也是利用弹簧的之一性质工作的。5.缓冲功能在机车汽车车架与车轮之间装有弹簧，利用弹簧的弹性来减缓车辆的颠簸。6.振动发声功能当空气从口琴，手风琴中的簧孔中流动时，冲击簧片，簧片震动发出声音。现行弹簧的相关标准CB*3064-79气控弹簧拖钩CB*3262-1986金属弹簧吊架CB*390-76弹簧减震器CB/Z144-1976圆柱螺旋弹簧的设计与计算CB/Z144-76圆柱螺旋弹簧的设计与计算CB3064-1979气控弹簧拖钩CB/T3504-1993船用柴油机螺旋弹簧修理技术要求CB390-1976弹簧减震器CB/T637-1995弹簧拖钩CB705-1968柴油机气门弹簧技术条件CB705-68柴油机气门弹簧技术条件CB788-1974无弹簧拖钩DBl2/046.58-2021机车车辆弹簧件单位产量综合能耗计算方法及限额FZ/T92036-2021弹簧加压摇架FZ/T94015-1993梭子用底板弹簧GA289-2021警用服饰弹簧卡扣GB/T11884-2021弹簧度盘秤GB/T1222-2021弹簧钢GB/T12243-2021弹簧直接载荷式安全阀GB/T1239.1-2021冷卷圆柱螺旋弹簧技术条件第1部分：拉伸弹簧GB/T1239.2-2021冷卷圆柱螺旋弹簧技术条件第2部分：压缩弹簧GB/T1239.3-2021冷卷圆柱螺旋弹簧技术条件第3部分：扭转弹簧GB/T13061-1991汽车悬架用空气弹簧橡胶气囊GB/T1358-2021圆柱螺旋弹簧尺寸系列GB/T13828-2021多股圆柱螺旋弹簧GB/T16947-2021螺旋弹簧疲劳试验规范GB17927-1999软体家具弹簧软床垫和沙发抗引燃特性的评定GB/T1805-2021弹簧术语GB/T18983-2021油淬火回火弹簧钢丝GB/T19382.2-2021纺织机械与附件圆柱形条筒第2部分：弹簧托盘GB/T1972-2021碟形弹簧GB/T1973.1-2021小型圆柱螺旋弹簧技术条件GB/T1973.2-2021小型圆柱螺旋拉伸弹簧尺寸及参数GB/T1973.3-2021小型圆柱螺旋压缩弹簧尺寸及参数GB/T19831.1-2021石油天然气工业套管扶正器第1部分弓形弹簧套管扶正器GB/T19844-2021钢板弹簧GB/T20215-2021计时仪器手表壳非弹簧表带栓型连接尺寸GB/T2088-2021普通圆柱螺旋拉伸弹簧尺寸及参数国家质量监