机械设计教程－16弹簧

　　【教学内容】：弹簧的功用与类型；圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧的设计计算。 【基本要求】：了解各类弹簧的工作原理、特点及应用，掌握圆柱螺旋弹簧的设计方法 【教学重点及难点】：圆柱螺旋弹簧的设计计算 【教学方法】: 讲授法利用板书及多媒体等方式，结合实例，进行启发式、引导式教学。 【学时】：课堂教学：1学时 §16—1 概述 一、弹簧的功用与类型 1、弹簧的功用 （1）控制机构的位置和运动；（2）缓冲及吸振；（3）储存能量；（4）测量力和力矩 2、弹簧的类型 性质不同，压缩弹簧、拉伸弹簧、扭转弹簧和弯曲弹簧。外形又可分为螺旋弹簧、碟形簧、环形簧、盘弹簧和板簧三、圆柱螺旋弹簧的材料及许用应力 二、弹簧的材料和制造 1、弹簧的材料和许用应力 要求弹簧材料应具有高的弹性极限和疲劳极限，足够的韧性和塑性，良好的热处理性能。 常用的弹簧材料有：碳素弹簧钢（如60、75、65Mn等）、硅锰弹簧钢（如60Si2MnA）、铬钒弹簧刚（如50Cr-VA）、不锈钢（如1Cr18Ni9）及青铜（如QBe2）等。 弹簧材料的许用应力与弹簧的受载循环次数有关。 二、弹簧的制造 弹簧的卷制方法有冷卷法和热卷法 §16—2 圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧的设计计算 一、弹簧特性线 预紧力F1称为弹簧的最小载荷。Fmax为弹簧所承受的最大工作载荷，此时，弹簧高度压缩到H2，相应变形为λmax，该时刻弹簧各圈之间仍应保留δ1的间隙，欲称余隙。F3为弹簧的极限载荷。 λmax与λ1之差或H2与H1之差，称为弹簧的工作行程λ0 二、基本参数及其选择 圆柱螺旋弹簧的主要参数有：弹簧丝直径d、弹簧圈外径D、内径D1、中径D2、弹簧节距p和螺旋升角α。 弹簧指数C（又称旋绕比） 三、圆柱螺旋拉压弹簧的强度计算 1、弹簧受力 2、弹簧应力 曲度系数K 四、弹簧的刚度计算 1、弹簧的变形 mm 2、弹簧刚度和圈数 3、弹簧的稳定性验算 压缩弹簧的自由高度H0与中径D2之比称为长细比，以b表示。 当弹簧两端固定时，b<5.3；当弹簧一端固定，一端可转时，b<3.7；当弹簧两端都可转动时，b<2.6。 临界稳定载荷 Fc=CBkH0 N Fc——临界稳定载荷， CB——不稳定系数 k——弹簧刚度 为保证弹簧的稳定性必须满足 Fc≥(2~2.5)Fmax rad 扭转刚度N·mm/rad 工作圈数