弹簧设计规范(全).doc

弹簧设计规范一、弹簧的功能弹簧是一种弹性元件,由于材料的弹性和弹簧的结构特点,它具有多次重复地随外栽荷的大小而做相应的弹性变形,卸载后立即恢复原状的特性。很多机械正是利用弹簧的这一特点来满足特殊要求的。其主要功能有:⑴、减振和缓冲,如车辆的悬挂弹簧,各种缓冲器和弹性联轴器中的弹簧等。⑵、测力,如测力器和弹簧秤的弹簧等。⑶、储存及输出能量,如钟表弹簧,枪栓弹簧,仪表和自动控制机构上的原动弹簧等。⑷、控制运动,如控制弹簧门关闭的弹簧,离合器、制动器上的弹簧,控制内燃机气缸阀门开启的弹簧等。二、弹簧的类型、特点和应用弹簧的分类方法很多,按照所承受的载荷的不同,弹簧可分为拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧和弯曲弹簧等四种;按照形状的不同,弹簧可分为螺旋弹簧、碟形弹簧、环形弹簧、盘形弹簧和板弹簧等;按照使用材料的不同,弹簧可分为金属弹簧和非金属弹簧。各种弹簧的特点、应用见表1。表1 弹簧的基本类型、特点和作用名称弹簧简图特点及应用名称弹簧简图特点及应用圆柱形螺旋弹簧图(a)承受拉力,图(b)承受压力,结构简单,制造方便,应用最为广泛碟形弹簧承受压力,缓冲及减振能力强,常用于重型机械的缓冲和减振装置。圆柱形螺旋扭转弹簧承受转矩,主要用于各种装置中的压紧和蓄能环形弹簧承受压力,是目前最强的压缩、缓冲弹簧,常用于重型设备,如机车车辆、锻压设备和机械中的缓冲装置。圆锥形螺旋弹簧承受压力,结构紧凑,稳定性好,防振能力较强,多用于承受大载荷和减振的场合盘簧承受转矩,能储存较大的能量,常用作仪器、钟表中的弹簧。板弹簧承受弯曲,变形大,吸振能力强,主要用于汽车、拖拉机和铁路车辆的悬挂装置。在一般机械中,最常用的是圆柱螺旋弹簧。故本章主要讲述这类弹簧的结构形式、设计理论和计算方法。三、弹簧使用的材料及其用途弹簧钢的的主要性能要求是高强度和高屈服极限和疲劳极限,所以弹簧钢材用较高的含碳量。但是碳素钢的淬透性较差,所以在对于截面较大的弹簧必须使用合金钢。合金弹簧钢中的主要合金元素是硅和锰,他们可以增强钢的淬透性和屈强比。弹簧材料使用最广者是弹簧钢(SUP)。碳素钢用于直径较小的弹簧,工艺多为冷拔成型,如:65#,75#,85#。直径稍大,需用热成型工艺生产的弹簧多采用60Si2Mn,如汽车板簧,铁路车辆的缓冲簧。对于高应力的重要弹簧可采用50CrV,常用于高级轿车板簧,发动机气门弹簧等。其他弹簧钢材料还有:65Mn,50CrMn,30W4Cr2V等。a、碳钢及合金钢:制造弹簧时,常加矽、锰、铬、钒及钼等金属元素于钢中,以增加弹簧之弹性及疲劳限度,且使其耐冲击。b、大型弹簧多用热作加工,即弹簧材料高温轧成棒,再高温加工成形后,淬火于780度~850度左右之油或水中,再施以400度~500度的温度回火。c、小型弹簧,先经退火,再用冷作加工,捲成后再经硬化回火,如钢丝、琴钢丝或钢带。d、琴钢丝是属高炭钢材(~%)制造,杂质少,直径常小于1/4时经过轫化处理后在常温抽成线,其机械性质佳,抗拉强度及轫性大,为优良的螺旋弹簧材料。e、不锈钢丝用于易受腐蚀处,承受高温可用高速钢及不锈钢。f、~%应含锰,~%常用于螺圈弹簧。g、~%之普通钢,其较高级者则使用铬钒钢及矽锰钢。项目名称JIS代码概略组成主要用途及特点单价级别回火温度