弹簧设计规范(全)

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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。

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。

因此要求弹簧材料具有较高的抗拉强度极限、弹性极限和疲劳强度极限，不易松弛。同时要求有较高的冲击韧性，良好的热处理性能等。常见的弹簧材料有优质碳素钢、合金钢和铜合金。几种主要弹簧材料的使用性能和许用应力见表2。

106 D

四、弹簧设计资料

记号名称单位记号名称单位记号名称单位

d 材料直径mm k 弹簧定数kgf/mm a1 腕长(作动点) mm

D 弹簧平均径mm τ应力修正kgf/mm a2 腕长(固定点) mm

Na 有效圈数δ变量mm E 弹性系数kgf/mm L 自由长mm Pi 初张力kgf SUS19,000 kgf/mm M 密着长mm K 应力修正系数- SWP21,000 kgf/mm G 横弹性系数kgf/mm2 e 弹簧指数D/d - kTd 弹簧定数kgfmm/deg

SUS 7000 kgf/mm2 L0 自由长mm σ弯曲应力kgf/mm SWPA、B 8000 kgf/mm2 a 自由角°P点作动点-

SUWC φd 使用的角(变量) °P0点固定点-

P 弹簧荷重kgf R 荷重作用半径mm kb 弯曲修正系数-

压缩弹簧(无研磨)压缩弹簧(研磨)

弹簧定数：K=（G×d4）/（8×D3×Na）

弯曲应力：τ=（8×D×P）/（πd3）×K

K=（4C-1）/（4C-4）+0.615/C

荷重：P=K×δ

（安全确认）

安全角（间隔角）：14度以下

弹簧指数：4—13

扭转应力：容许限界以下

第1荷重（A）：0.8L以下

第2荷重（B）：1.2M以上

引张弹簧

荷重：P=kδ+Pi

初张力：Pi=（πd4G）/（800D2）

弹簧定数：K=（Gd4）/（8D3Na）

弯曲应力：τ=（8DP）/（πd3）×k

自由长：L0=d(N+1)+2.2(D-d)

（安全确认）

扭转应力：容许限界以下

弯曲应力：容许限界以下

初张力的减少：（最大引张时）

扭力弹簧

(臂长度的场合)

弹簧定数不清：kTd=（Ed4）/[3667D×N+389(a1+a2)]

荷重：P=（kTd×φd）/R

弯曲应力：σ=（Ed×φd）/（360D×N）

σ=（32P×R）/（πd3）×kb

(安全确认)：kb=（4C2–C-1）/[4C(C-1)]

弯曲应力：容许限界以下

4.1、弹簧设计使用的基本公式

4.1.2、有初始张力的拉伸弹簧

+

4.2、设计弹簧时应考虑的因素

G

压缩弹簧

分别表示螺旋两端的端部磨平圈数

图a-c中闭口型，X1=X2=1

图

（g

4～22

为0.8

3以上。