机械设计题库14_弹簧
机械设计——弹簧机构设计
“弹簧”被组入到各种机构中，发挥出弹簧各自的作用。
但相对于显著的要素部件来说，它担当的是辅助的角色。
但是，它与可靠性、高速运动性能、小型轻量化和操作性等之间有很深的关系。
即使在今后的技术进步中，弹簧也是一种重要的LCA部件。
弹簧的种类和特点「弹簧」按照形状分类如下。
【表1】按照形状分类的弹簧种类施加在弹簧上的负载：P和挠度（形变量）：δ成比例（线性）关系，根据「胡克定律」。
比例常数k称为「弹簧常数」。
【图1】显示了负载和形变之间的关系。
在这个图中，斜度表示弹簧常数：k。
利用这一特性，我们设计和制造了测量物体重量的“弹簧秤”、需要一定力量动作的安全阀用弹簧等。
（2）具有不同负载特性的弹簧弹簧的负载-形变关系除了上述（1）所述的线性特性以外，还有非线性的弹簧。
以压缩螺旋弹簧为例，其中负载和形变为非线性特性的有以下3种。
非线性压缩螺旋弹簧中[1]螺旋直径，[2]间距和[3]线径中的至少一个以上的设计参数，通过变换螺旋弹簧的位置，负载的增加，来实现线条或线条与座位表面相互接触。
・在拉伸弹簧中，即使在无负载的状态下，弹簧圈之间相互作用的力：可以形成初张力。
・这种初张力在由密着状态形成时，通过弹簧线在螺旋方向紧密缠绕扭转而获得的。
・在通过冷成型紧密卷绕加工形成弹簧的情况下，尽管在一定程度上产生了初张力，但是主动形成初始张力的弹簧被称为有初始张力的弹簧。
・没有初张力的弹簧和有初张力的弹簧的负载-形变量特性如下所示。
（【图1】）・【图1】的拉伸弹簧负载-形变量关系式用【公式A】来表示。
有初张力的弹簧拉伸弹簧的负载-形变量关系式用【公式B】来表示。
【公式A】负载P（N）=弹簧常量k（N/mm）x形变量δ（mm）【公式B】荷重P（N）=初张力Pi（N）由下述公式算出。
+弹簧常量k（N/mm）x形变量δ（mm）・初张力Pi（3）拉伸弹簧的各种形状拉伸螺旋弹簧的形状在弹簧特性面上有时不具有非线性，大致有圆筒形和双重拉伸两种。
弹簧题目知识点
弹簧题目知识点弹簧是一种具有弹性的物体，能够在受力后发生形变，当外力消失时能够恢复原状。
它在日常生活中随处可见，应用广泛。
了解弹簧的知识点有助于我们更好地理解其工作原理和应用场景。
本文将从弹簧的分类、工作原理、应用以及常见问题等方面进行介绍。
1. 弹簧的分类根据形状和用途，弹簧可以分为以下几种类型：1.1 压缩弹簧压缩弹簧是最常见的一种弹簧类型。
它通常是一个圆柱形的弹簧，当受到压缩力时，弹簧会发生压缩变形，当压力消失时，弹簧会恢复原状。
1.2 拉伸弹簧拉伸弹簧是另一种常见的弹簧类型。
它通常是一个细长的弹簧，当受到拉伸力时，弹簧会发生拉伸变形，当拉力消失时，弹簧会恢复原状。
1.3 扭转弹簧扭转弹簧是一种通过扭转变形产生弹性力的弹簧。
它通常是一个螺旋形状的弹簧，当受到扭转力时，弹簧会发生扭转变形，当扭力消失时，弹簧会恢复原状。
2. 弹簧的工作原理弹簧的工作原理基于胡克定律，即弹簧的形变与受到的力成正比。
胡克定律可以用以下公式表示：F = -k * x其中，F表示弹簧受到的力，k表示弹簧的弹性系数，x表示弹簧的形变。
当受到外力时，弹簧会发生形变，形变量与受力大小成正比。
当外力消失时，弹簧会根据弹性系数恢复原状。
3. 弹簧的应用弹簧有广泛的应用领域，在机械、建筑、电子等行业都扮演着重要的角色。
以下是一些常见的弹簧应用：3.1 悬挂系统汽车、自行车等交通工具的悬挂系统中通常使用弹簧来减震和支撑重量。
弹簧能够将路面的震动转化为弹性形变，使驾驶更加平稳舒适。
3.2 手表发条机械手表中使用的发条就是一种扭转弹簧。
发条能够储存能量，并通过释放能量驱动手表的机械运动。
3.3 玩具弹簧弹簧在玩具中也有广泛的应用，例如弹簧弹跳球、弹簧发条玩具等。
这些玩具利用弹簧的弹性能力实现各种有趣的动作和效果。
4. 弹簧的常见问题在使用弹簧的过程中，我们可能会遇到一些常见的问题。
以下是一些常见的弹簧问题及解决方法：4.1 弹簧断裂弹簧在长时间使用或外力过大的情况下可能会发生断裂。
机械设计-弹簧
机械设计-弹簧1. 弹簧的基本概念和用途弹簧是一种具有弹性的物体，常用于机械设计中的各种装置和系统中。
它的主要作用是存储和释放能量，为机械装置提供可调节的力和挠度。
在许多机械装置中，弹簧能够起到平衡力、缓冲冲击、保持位置、传递力等重要作用。
2. 弹簧的分类弹簧可以按照其形状、材料和用途进行分类。
2.1 形状分类常见的弹簧形状有压缩弹簧、拉伸弹簧、扭转弹簧和扁平弹簧等。
这些弹簧根据其形状和功能的需要，分别应用于不同的机械装置中。
•压缩弹簧：承受压缩载荷，将压力转化为弹性变形。
•拉伸弹簧：承受拉伸载荷，将拉力转化为弹性变形。
•扭转弹簧：承受扭转载荷，将扭矩转化为弹性变形。
•扁平弹簧：形状较宽而薄，在机械装置中提供弹性支撑或稳定功能。
2.2 材料分类弹簧可以根据其材料的特性进行分类，常见的弹簧材料包括钢、合金和橡胶等。
每种材料都有其特定的弹性模量、延展性和耐腐蚀性能，适用于不同的弹簧设计和使用环境。
•钢弹簧：使用普通碳钢、合金钢等材料制成，具有高弹性模量和较高加载能力。
•合金弹簧：使用合金材料制成，具有良好的耐腐蚀性和耐高温性能，并可以调整弹性模量和强度等特性。
•橡胶弹簧：由橡胶材料制成，具有较好的减震和隔振效果，广泛应用于汽车悬架系统等领域。
2.3 用途分类弹簧根据其在机械装置中的使用目的和功能需求，可以进一步进行用途分类。
•平衡弹簧：用于平衡机械装置中的负载，使装置处于平衡状态。
•缓冲弹簧：用于吸收和分散冲击和震动能量，保护装置和零部件免受损坏。
•传感器弹簧：用于测量和传递力量或位移，从而实现精确的控制和调节。
•锁紧弹簧：用于保持部件之间的固定位置，防止因振动和松动而引起的误差。
3. 弹簧的设计和计算弹簧设计和计算是机械设计过程中的重要一环，它涉及到弹簧的形状、尺寸、材料选用和弹性变形等方面的考虑。
以下是弹簧设计和计算的主要内容。
3.1 弹簧刚度与变形弹簧的刚度是指单位变形下所受的力的大小，反映了弹簧的硬度和弹性。
CT14型弹簧机构的常见故障的原因分析及处理
CT14型弹簧机构的常见故障的原因分析及处理首先，CT14型弹簧机构常见的故障之一是弹簧断裂。
弹簧断裂可能是由以下几个原因造成的：a)弹簧质量不合格，材质或工艺存在问题；b)弹簧过度疲劳，使用寿命超过了设计要求；c)弹簧负荷过大，超过了其承受能力。
针对这些原因，可以采取以下处理方法：a)使用质量可靠的弹簧，确保材质和工艺符合要求；b)定期更换弹簧，避免超过其使用寿命；c)根据设计要求选择适当的弹簧，并在操作过程中避免超负荷使用。
第二个常见故障是弹簧机构卡死。
造成卡死的原因可能有：a)弹簧机构的润滑不良，导致摩擦增加；b)弹簧机构的零部件磨损严重，使得运动不流畅；c)弹簧机构的结构设计存在缺陷。
针对这些原因，可以采取以下处理方法：a)定期清洁和润滑弹簧机构，确保润滑油或脂能够进入关键部位；b)定期更换磨损严重的零部件，保持机械表面的光滑度；c)改进结构设计，减少摩擦点，优化机械的运动性能。
第三个常见故障是弹簧机构的调节不准确。
造成调节不准确的原因可能有：a)操作人员对机械设备不熟悉，无法正确调节；b)机械设备本身存在精度问题，导致调节不准确。
针对这些原因，可以采取以下处理方法：a)培训操作人员，提高其对机械设备的熟悉程度；b)检查机械设备的精度，如果有问题，应及时调整或更换零部件。
第四个常见故障是弹簧机构的不稳定性。
造成不稳定性的原因可能有：a)弹簧机构的结构刚度不足，导致变形或振动；b)机械设备的支撑不稳定，使得整个系统发生晃动。
针对这些原因，可以采取以下处理方法：a)增加结构的刚度，可以通过增加材料的厚度或梁的宽度等方式实现；b)加强机械设备的支撑，确保其稳定性。
总结起来，CT14型弹簧机构常见的故障原因可以归结为弹簧断裂、卡死、调节不准确和不稳定性等。
对于这些故障，我们可以通过选择合适的弹簧、定期清洗和润滑、更换磨损严重的零部件、改进结构设计、培训操作人员、调整机械设备的精度和加强支撑等措施进行处理，以维护和延长CT14型弹簧机构的使用寿命和性能稳定性。
机械设计基础14—18章
14-1解I 为传动轴，II 、IV 为转轴，III 为心轴。
14-2解圆整后取d=37 mm 。
14-3解14-4解按弯扭合成强度计算，即：代入数值计算得：。
14-5解这两个轴都是心轴，只承受弯矩。
两种设计的简化图如下：图14.5 题14-5 解图图14.6 （a ）中，因为是心轴，故，查相关手册得：，则考虑到键槽对轴的削弱，直径再扩大4 % 。
得：图14.6 （b ）中，14-6解故。
14-7解由题可知，，若不计齿轮啮合及轴承摩擦的功率损失，则（i = Ⅰ, Ⅱ,Ⅲ）设：，则，，14-8解1. 计算中间轴上的齿轮受力中间轴所受转矩为：图14.8 题14-8 解图2. 轴的空间受力情况如图14.8 （a ）所示。
3. 垂直面受力简图如图14.8 （b ）所示。
垂直面的弯矩图如图14.8 （c ）所示。
4. 水平面受力简图如图14.8 （d ）所示。
水平面的弯矩图如图14.8 （e ）所示。
B 点左边的弯矩为：B 点右边的弯矩为：C 点右边的弯矩为：C 点左边的弯矩为：5. B 点和C 点处的合成最大弯矩为：6. 转矩图如图14.8 （f ）所示，其中。
7 ．可看出，B 截面为危险截面，取，则危险截面的当量弯矩为：查表得：，则按弯扭合成强度计算轴II 的直径为：考虑键槽对轴的削弱，对轴直径加粗4% 后为：14-9解该题求解过程类似于题14-8 。
在此略。
14-10解钢的切变模量，按扭转刚度要求计算，应使即14-11解1. 求该空心轴的内径空心轴的抗扭截面模量实心轴的抗扭截面模量令，即解得圆整后取。
2 ．计算减轻重量的百分率实心轴质量＝密度×体积空心轴质量空心轴减轻重量的百分率为42.12% 。
15-1答滑动轴承按摩擦状态分为两种：液体摩擦滑动轴承和非液体摩擦滑动轴承。
液体摩擦滑动轴承：两摩擦表面完全被液体层隔开，摩擦性质取决于液体分子间的粘性阻力。
根据油膜形成机理的不同可分为液体动压轴承和液体静压轴承。
工业设计概论 弹簧
工业设计概论弹簧
工业设计概论：弹簧
弹簧作为一种常见的机械零件，在工业设计中扮演着重要的角色。
它的设计不仅关乎产品的性能和功能，还涉及到产品的可靠性和使用寿命。
在工业设计中，弹簧的设计需要考虑多个因素，如材料选择、弹簧形状、弹簧尺寸等。
材料选择是弹簧设计中的关键因素之一。
弹簧的材料通常包括钢、不锈钢、铜等金属材料。
不同的材料具有不同的弹性模量和抗拉强度，因此在选择材料时需要根据弹簧的工作环境和要求进行合理的选择。
例如，对于需要抗腐蚀性能的弹簧，可以选择不锈钢材料；而对于需要高弹性的弹簧，则可以选择弹性较好的钢材料。
弹簧的形状也对其性能产生重要影响。
弹簧的形状多样，常见的包括螺旋弹簧、压缩弹簧、拉伸弹簧等。
不同形状的弹簧适用于不同的工作环境和载荷要求。
例如，螺旋弹簧适用于需要承受扭转力的场合，而压缩弹簧适用于需要承受压缩力的场合。
弹簧尺寸的设计也需要精确把握。
弹簧的尺寸包括直径、长度、圈数等参数，这些参数直接影响弹簧的工作性能和稳定性。
在设计弹簧尺寸时，需要考虑到弹簧的工作环境、承受的载荷以及使用频次等因素，以确保弹簧具有良好的弹性和稳定性。
弹簧作为一种重要的机械零件，在工业设计中具有不可替代的作用。
设计一个合理的弹簧不仅需要考虑材料选择、弹簧形状和尺寸等因素，还需要综合考虑产品的实际使用需求，以确保产品具有良好的性能和可靠性。
只有在工业设计中充分重视弹簧的设计，才能使产品更加出色和可靠。
弹簧设计试题及答案
弹簧设计试题及答案一、单选题（每题2分，共10分）1. 弹簧设计中，下列哪项不是弹簧的主要参数？A. 弹簧刚度B. 弹簧长度C. 弹簧线径D. 弹簧材料答案：D2. 弹簧的自由长度是指：A. 弹簧在拉伸状态下的长度B. 弹簧在压缩状态下的长度C. 弹簧在未受外力作用时的长度D. 弹簧在最大压缩状态下的长度答案：C3. 弹簧的刚度系数k与弹簧的线径d、弹簧的线圈直径D、弹簧的线圈数n之间的关系式为：A. k = G * d^4 / (8 * π^2 * D^3 * n)B. k = G * d^3 / (8 * π^2 * D^3 * n)C. k = G * d^4 / (8 * π^2 * D^3 * n)D. k = G * d^3 / (8 * π^2 * D^3 * n)答案：A4. 弹簧在设计时，为了提高其疲劳寿命，通常需要：A. 增加弹簧的刚度B. 减少弹簧的刚度C. 增加弹簧的线径D. 减少弹簧的线径答案：C5. 在弹簧设计中，弹簧的预紧力是指：A. 弹簧在最大压缩状态下的力B. 弹簧在最大拉伸状态下的力C. 弹簧在未受外力作用时的力D. 弹簧在初始状态下的力答案：D二、填空题（每空1分，共10分）1. 弹簧的刚度系数k与弹簧的线径d、弹簧的线圈直径D、弹簧的线圈数n之间的关系式为：k = G * d^4 / (8 * π^2 * D^3 * n)，其中G代表______。
答案：弹性模量2. 弹簧的自由长度是指弹簧在______状态下的长度。
答案：未受外力作用3. 弹簧在设计时，为了提高其疲劳寿命，通常需要增加弹簧的______。
答案：线径4. 弹簧的预紧力是指弹簧在______状态下的力。
答案：初始5. 弹簧的刚度系数k越大，表示弹簧的______越小。
答案：变形量三、简答题（每题5分，共10分）1. 弹簧设计时，如何确定弹簧的线径？答案：弹簧线径的确定需要考虑弹簧的工作条件、材料特性、预期寿命、载荷大小和频率等因素。
机械设计弹簧习题及答案
机械设计弹簧习题及答案第一篇：机械设计弹簧习题及答案1.圆柱形螺旋压缩弹簧支承圈的圈数取决于____。
A.载荷大小B.载荷性质C.刚度要求D.端部形式2.拧紧螺母时用的定力矩扳手，其弹簧的作用是_____。
A.缓冲吸振B.控制运动C.储存能量D.测量载荷3.弹簧指数C选得小，则弹簧_____。
A.刚度过小，易颤动B.卷绕困难，且工作时簧丝内侧应力大C.易产生失稳现象D.尺寸过大，结构不紧凑4.圆柱形螺旋弹簧的有效圈数按弹簧的____要求计算得到。
A.稳定性B.刚度C.结构尺寸D.强度5.圆柱形螺旋扭转弹簧可按曲梁受____进行强度计算。
A.扭转B.弯曲C.拉伸D.压缩6.曲度系数K，其数值大小取决于____。
A.弹簧指数CB.弹簧丝直径C.螺旋升角D.弹簧中径7.圆柱形螺旋弹簧的弹簧丝直径按弹簧的____要求计算得到。
A.强度B.稳定性C.刚度D.结构尺寸8.计算圆柱螺旋弹簧弹簧丝剖面切应力时，引用曲度系数K是为了考虑____。
A.卷绕弹簧时所产生的内应力B.弹簧丝表面可能存在的缺陷C.弹簧丝靠近弹簧轴线一侧要发生应力集中D.螺旋角和弹簧丝曲率对弹簧应力的影响以及切向力所产生的应力9.弹簧指数C选得大，则弹簧_____。
A.尺寸过大，结构不紧凑B.刚度过小，易颤动C.易产生失稳现象D.卷绕困难，且工作时簧丝内侧应力大10.弹簧采用喷丸处理是为了提高其_____。
A.静强度B.疲劳强度C.刚度D.高温性能［正确答案］答案：D、D、B、B、B、A、A、D、B、B第二篇：机械设计基础习题答案.机械设计基础(第七版)陈云飞卢玉明主编课后答案 chapter1 1-1 什么是运动副？高副与低副有何区别？答：运动副：使两构件直接接触，并能产生一定相对运动的连接。
平面低副－凡是以面接触的运动副，分为转动副和移动副；平面高副－以点或线相接触的运动副。
1-2 什么是机构运动简图？它有什么作用？答：用简单的线条和符号代表构件和运动副，并按比例定出各运动副位置，表示机构的组成和传动情况。
机械设计中的弹簧原理与选用
机械设计中的弹簧原理与选用弹簧是机械设计中常用的弹性元件，具有储存和释放能量的特性。
它在许多领域中都扮演着重要的角色，如汽车、航天、机械制造等。
本文将介绍弹簧的原理及其在机械设计中的选用考虑因素。
一、弹簧的原理弹簧基于胡克定律，即力和变形之间的关系是线性的。
当无外力作用于弹簧时，它具有平衡状态，不发生变形。
一旦外力施加在弹簧上，弹簧就会发生弹性变形，从而储存能量。
当外力消失时，弹簧会恢复原状，释放存储的能量。
这使得弹簧成为实现机械运动控制和减震的理想选择。
二、弹簧的选用考虑因素1. 弹性特性：不同的应用场景对弹簧的弹性特性有不同的要求。
例如，对于需要稳定的负载传递的系统，应选择具有较高刚度和线性性能的弹簧；而对于需要缓冲和减震的系统，则需要选择具有较低刚度和非线性特性的弹簧。
2. 负载能力：弹簧的负载能力直接影响其在实际应用中的可靠性和寿命。
在选择弹簧时，需要考虑其受力情况及所能承受的最大负载。
此外，弹簧的材料和结构也会影响其负载能力。
3. 作用环境：环境因素如温度、湿度和腐蚀性物质等会对弹簧的性能和寿命产生影响。
因此，在选择弹簧时，需要考虑其在特定环境下的耐久性和抗腐蚀能力。
4. 尺寸和安装方式：弹簧的尺寸必须适应设计空间，同时考虑其安装方式，以确保与其他机械元件的配合和运动正常进行。
5. 成本和可用性：弹簧的材料、制造工艺和特殊要求等都会影响其成本。
在选择时，需要综合考虑成本和可用性，以满足设计要求并保持经济性。
三、常见的弹簧类型和应用1. 拉簧：拉簧是最常见的一种弹簧，其主要用于传递拉伸力和储存能量。
例如，汽车悬挂系统中的拉簧能够吸收车辆行驶时的冲击力。
2. 压簧：压簧又称压缩簧，是将外力作用下的压缩变形转化为储存能量的弹簧。
常见的应用包括按键、减震器和工业机械设备中的缓冲系统。
3. 扭簧：扭簧是沿轴线方向进行扭转而产生弹性变形的弹簧。
它常用于门窗、自动回弹装置、钟表等领域。
4. 波簧：波簧具有波形结构，能够提供较大的变形和力。
机械设计第15章弹簧
弹簧丝直径d>8mm，卷好的弹簧经淬火和回火处理。
第三节 圆柱形压缩（拉伸）螺旋弹簧的设计计算 一、弹簧的基本几何参数和特性线 1、基本几何参数
图15.2
2、弹簧特性线 a、压缩弹簧特性线
Fmax 0.8Flim Fmin (0.1 ~ 0.5)Fmax
第15章 弹簧
第一节 概述
弹簧是机械中广泛使用的零件。它是利用材料的弹性和本身 的结构特点，使其产生或恢复弹性变形时，把机械功或动能转变 为变形能，或把变形能转变为动能或机械功，所以弹簧又是转换 能量的零件。
一、弹簧的功用 （1）缓冲吸振（汽车等减震弹簧） （2）控制运动（内燃机的气缸阀门） （3）测量力的大小（弹簧秤） （4）储能及输能（钟表，枪栓弹簧）
一、圆柱形螺旋弹簧的结构
表15.3
二、弹簧的材料和许用应力 材料：1、具有较高的抗拉强度极限、弹性极限和疲劳强度极
限，较高的冲击韧性。 2、良好的塑性，硬度均匀 3、良好的热处理性能，持久的弹性等 材料选择与许用应力见表15.4
分类：按载荷性质及使用中的重要程度，弹簧可分为3类： Ⅰ类是用于承受载荷循环次数在106次以上的变载荷的弹簧 Ⅱ类是用于承受载倚循环次数在103～106次之间的变载荷
二、弹簧的类型
表15.1
三、弹簧设计的基本概念
（1）弹簧的特性线和刚度
定刚度TF
kF kT
变刚度TF
f f
() ( )
kF dF / d kT dT / d
对于变刚度弹簧（例如圆锥型螺旋弹簧为渐增型曲线 当载荷达到一定程度后，刚度集聚增加，起到保护弹 簧的作用。
机械设计基础-弹簧
压缩弹簧的 特性曲线
λ
F1 FF2 lim
最小工作载荷: 弹簧在安装位置所受压 力，它能使弹簧可靠地 稳定在安装位置上。 F1=（0.1~0.5）F2
最小变形--- λ1
最大工作载荷--- F2
在F2的作用下，τmax<[τ ]
F
F2Flim压缩弹簧的
特性曲线
F1 arctEgk
λ1 λ0
λ
λ2
λlim
max
lim
Flim
（b）
Flim
（c）
当工作载荷大于F0时，弹 簧才开始伸长。
图15－5圆柱螺旋拉伸弹簧的特性曲线
对于一般拉、压螺旋弹簧的最小工作载荷通常取 为F min=(0.1~0.5) F max ；
对于有初拉力的拉伸弹簧Fmin>F0 ； 弹簧的工作载荷应小于极限载荷，通常取 Fmax0.8Flim
因此，为保持弹簧的线性特性，弹簧的工作变形 量应取在（0.1~0.8）lim范围。
15.4 圆柱螺旋弹簧的设计计算
主要任务：根据弹簧的使用要求，确定弹簧的结构尺 寸和参数，并满足强度、刚度、稳定性及结构要求。
一、弹簧的应力 弹簧在受压或受拉时，受
力情况是一样的。
弹簧的强度条件为：
max
K
8FC
d 2
优点：容易获得、价格便宜、热处理后具有较高 的强度，适宜的韧性和塑性。
缺点：当d>12 mm，不易淬透，故仅适用于小 尺寸的弹簧。
合金弹簧钢：硅锰钢、铬钒钢。 优点：适用于承受变载荷、冲击载荷或工作 温度较高的弹簧。
有色金属合金：硅青铜、锡青铜、铍青铜。 优点：耐腐蚀性好，防磁性、弹性好。
非金属材料：塑料、橡胶等。
机械设计手册 弹簧
机械设计手册弹簧《机械设计手册》是一套由中华人民共和国机械工业出版社出版的图书出版的机械设计手册，其中包括了各种机械零件的设计、选材、加工、装配等方面的内容。
在《机械设计手册》中，弹簧一章主要介绍了弹簧的类型、设计计算、制造和材料等方面的内容。
弹簧类型是多种多样的，包括压缩弹簧、拉伸弹簧、扭转弹簧、弯曲弹簧等。
每种类型的弹簧都有其独特的特点和应用场景。
例如，压缩弹簧在承受压力时具有弹性，可以用来吸收或储存能量；拉伸弹簧在承受拉力时具有弹性，可以用来吸收或释放能量；扭转弹簧在承受扭矩时具有弹性，可以用来吸收或释放能量；弯曲弹簧在承受弯曲力时具有弹性，可以用来吸收或释放能量。
设计计算是弹簧设计中的重要环节。
在设计弹簧时，需要根据其应用场景和要求，计算出弹簧的刚度、载荷、行程、应力等方面的参数。
例如，在计算压缩弹簧时，需要考虑压力、半径、高度等方面的参数；在计算拉伸弹簧时，需要考虑拉力、半径、长度等方面的参数。
在设计计算中，还需要考虑到材料、制造工艺、使用环境等方面的影响因素。
再次，制造是弹簧生产的重要环节。
制造弹簧的方法有多种，包括卷制法、冲压法、锻造法等。
在制造过程中，需要选择合适的材料、工艺和方法，以保证弹簧的精度和性能。
材料是弹簧性能的重要影响因素。
弹簧材料需要具有高的弹性模量、强度、耐腐蚀性、耐疲劳性等方面的特点。
常用的弹簧材料包括碳钢、不锈钢、铜合金等。
在选择材料时，需要根据弹簧的应用场景和要求，考虑到材料的性能和成本等方面的因素。
在《机械设计手册》中，弹簧一章介绍了弹簧的类型、设计计算、制造和材料等方面的内容。
这些内容对于机械设计师来说是非常重要的，可以帮助他们更好地理解和掌握弹簧的设计和制造技巧，从而设计出更加优秀和可靠的机械产品。
同时，对于机械制造企业来说，掌握这些内容也可以提高其生产效率和产品质量，从而获得更多的商业机会和竞争优势。
除了《机械设计手册》，还有一些其他的机械设计书籍和资料，可以进一步学习和研究弹簧的相关知识。
弹簧练习题
弹簧练习题一、选择题1. 弹簧的弹性系数k表示的是：A. 弹簧的刚度B. 弹簧的柔度C. 弹簧的长度D. 弹簧的直径2. 当弹簧受到外力作用时，其形变量与外力的关系遵循：A. 牛顿第二定律B. 胡克定律C. 欧姆定律D. 伯努利定律3. 弹簧的自由长度是指：A. 弹簧未受力时的长度B. 弹簧受到最大力时的长度C. 弹簧受到最小力时的长度D. 弹簧在平衡状态下的长度4. 弹簧的劲度系数k可以通过以下哪个公式计算：A. k = F/xB. k = x/FC. k = F/x^2D. k = x^2/F5. 弹簧的形变量x与施加的力F之间的关系是：A. 线性关系B. 非线性关系C. 指数关系D. 对数关系二、填空题6. 当弹簧受到一个力F时，其形变量为x，根据胡克定律，可以得出公式_________。
7. 弹簧的劲度系数k越大，表示弹簧的_________越小。
8. 弹簧在受力后，其形变量x与原始长度L0之差，称为弹簧的_________。
9. 弹簧在没有外力作用时，其长度为自由长度，当施加力F时，弹簧的长度变为L，那么弹簧的形变量x等于_________。
10. 如果弹簧的劲度系数k为100N/m，当施加的力F为200N时，弹簧的形变量x将是_________。
三、简答题11. 简述弹簧的胡克定律，并说明其在工程应用中的重要性。
12. 解释为什么弹簧的劲度系数k是一个重要的物理参数，并举例说明其在实际应用中的作用。
13. 描述弹簧在不同受力状态下的形变情况，并解释其对弹簧性能的影响。
四、计算题14. 已知弹簧的劲度系数k=500N/m，当施加的力F=300N时，求弹簧的形变量x。
15. 假设有一个弹簧，其自由长度为10cm，当施加一个力F=50N时，弹簧被压缩到8cm，求该弹簧的劲度系数k。
16. 某弹簧的劲度系数k=200N/m，当弹簧受到一个力F=100N时，求弹簧的形变量x，并计算此时弹簧的长度。
机械设计试题及答案第十四章 弹簧
14—26 有一定刚度的圆柱形螺旋弹簧，最大工作载荷P2=300N时，变治 量2＝240mm，求其刚度KP；当变形量 1 =40mm时，弹簧所受的载荷 P1又是多少？ 解： 当变形－27 一个调节阀用弹簧所受载荷P＝460N，弹簧丝直径d＝4mm，工 作圈数 n ＝＝ 6，材料为60 SiZMn，受变载荷作用次数为104，试计算弹 簧的变形量和刚度K P，并验算该弹簧的强度及稳定性。选取弹簧的自由 高度H0＝ 90mm。 解1）．校核弹簧强度 根据表16－7，当 d=4mm时，选取弹簧的弹簧指数 c＝ 7，则中径为
14－13当弹簧丝直径一定时，弹簧指数C选得过大所带来的缺点是下 列中哪个？
（1）弹簧的刚度太小．易发生颤动，影响正常工作；（2）弹簧卷制很困难； （3）弹簧受载时，内侧应力较大；（4）弹簧易产生失稳现象。 答案：弹簧的刚度太小，易发生颤动，影响正常工作。 14－14设计圆柱形螺旋弹簧时，弹簧指数可参考下列哪个数值的大小来初步选择？ （1）弹簧丝的直径d；（2）弹簧的螺旋角a； （3）节距t； （4）弹簧的自由高度H0 答案：弹簧丝的直径八 14－15圆柱形 拉——压螺旋弹簧工作高度H w与自由高度H 0的差值，取决 于下列中的哪个？ （1）端部形式；（2）轴向间隙；
14－20圆柱形扭转螺旋弹簧．在扭矩作用下．弹簧丝法向剖面内的最大 弯曲应力出现在什么地方？ （1）剖面的圆心O点处；（2）剖面远离弹簧轴线一侧的一点； （3）剖面靠近弹簧轴线一侧的一点；（4）剖面圆周上的其它点。 答案：剖面靠近弹簧轴线一侧的一点。 14－21圆柱形扭转螺旋弹簧，若中径D2和弹簧材料不变，仅把弹簧丝直径 d和工作圈数n都增大到2倍，则它受载后的最大弯曲应力 max为多大？ （1）略小于原来的1／8；（2）原来的1／8； （3）略大于原来的1／8；（4）原来的1／4。 答案：略大于原来的1／8。 14－22 一圆柱形扭转螺旋弹簧，其簧丝直径 d＝4.5 mm，外径 D＝31.5 mm，若材料的许用弯曲应力「 b」＝ 875MPa，则弹簧所能承受的最大工 作扭矩T max为多少N· m？ （1） 6．9；（2） 7．2；（3）7．5；（4） 7．8 答案：6．9 14－23离合器中的圆柱形压缩螺旋弹簧，其外径 D＝ 30 mm，弹簧丝直 径 d＝3 mm，最大工作载荷F=100N，若弹簧工作圈数 n＝ 6，弹簧材料 的剪切弹性模量G＝ 80000MPa，则弹簧在载荷下的变形量为多少mm？ （1） 14．58；（2） 15．13；（3） 15．62；（4） 16．31 答案：14.58。
机械设计基础14弹簧
当外力作用方向沿弹簧的轴 线方向时，弹簧会产生压缩 变形。
拉伸弹簧
当外力作用方向与弹簧的轴 线方向相反时，弹簧会产生 拉伸变形。
扭转弹簧
当外力作用在弹簧的端面或 沿弹簧的轴线方向扭转时， 弹簧会产生扭转变形。
弹簧的结构和工作原理
螺旋弹簧
由圆截面的金属丝卷绕而成，在 外力作用下螺旋弹簧产生变形。
板簧
扭簧
由若干个弯曲的金属板叠加而成， 力作用时扭簧会发生扭转变形。
弹簧的应用领域
1 汽车工业
弹簧在汽车中被广泛用于悬挂系统、刹车系统、座椅和发动机等部件。
2 机械工业
弹簧在机械设备中用于减震、保持力和传递力等方面。
3 电子工业
弹簧在电子开关、插座和卡扣等装置中起到重要的连接和固定作用。
弹簧设计的基本原则
• 选择合适的材料和强度 • 确定弹簧的最大工作力 • 确定变形量和刚度要求 • 考虑环境和使用条件
弹簧形状和尺寸的选择
弹簧的形状和尺寸应根据设计要求、工作环境和成本因素进行选择，以满足性能和可靠性要求。
弹簧设计的注意事项和常见问题
在弹簧设计过程中，需要注意材料疲劳、变形限制、装配和安装等问题，并解决弹簧共振、噪音和失效等常见 问题。
机械设计基础14弹簧
在机械设计中，弹簧是一种重要的机械元件。本节课将介绍弹簧的定义、分 类、结构和工作原理、应用领域、设计原则、形状和尺寸的选择, 以及注意事 项和常见问题。
弹簧的定义
弹簧是一种具有弹性的机械零部件，用于储存和释放机械能。它能够在受到外力作用后变形，当外力消失时恢 复原状。
弹簧的分类
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弹簧
一 选择题
(1) C 不能用作弹簧材料。
A. 65
B. 65Mn
C. ZSnSb11Cu6
D. 60Si2MnA
(2) 采用热卷法制成的弹簧，其热处理方式为 B 。
A. 低温回火
B. 淬火后中温回火
C. 渗碳淬火
D. 淬火
(3) 圆柱螺旋弹簧的旋绕比是 B 的比值。
A. 弹簧丝直径d 与中径D
B. 中径D 与弹簧丝直径d
C. 弹簧丝直径d 与自由高度0H
D. 自由高度0H 与弹簧丝直径d
(4) 旋绕比C 选得过小则弹簧 D 。
A. 刚度过小，易颤动
B. 易产生失稳现象
C. 尺寸过大，结构不紧凑
D. 卷绕困难，且工作时内侧应力大
(5) 圆柱螺旋压缩弹簧可按曲梁受 D 进行强度计算。
A. 拉伸
B. 压缩
C. 弯曲
D. 扭转
(6) 圆柱螺旋扭转弹簧可按曲梁受 B 进行强度计算。
A. 扭转
B. 弯曲
C. 拉伸
D. 压缩
(7) 圆柱螺旋弹簧的有效圈数是按弹簧的 A 要求计算得到的。
A. 刚度
B. 强度
C. 稳定性
D. 结构尺寸
(8) 弹簧指数的值为 C 。
A 4<C
B 4=
C C 16~4=C
D 16≥C
(9) 今有Ⅰ、Ⅱ两个圆柱形螺旋拉伸弹簧，簧丝直径d 簧丝材料及弹簧有效圈数n 均相同，仅中径∏I >D D ，问：当外载荷P 相同时， A 弹簧变形大。
A Ⅰ弹簧
B Ⅱ弹簧
(10) 弹簧的有效工作圈数n 是按弹簧的 A 要求由计算来确定的。
A 刚度
B 强度
C 稳定性
D 安装和结构
(11) 有一圆柱形螺旋压缩弹簧，要装在一个内径为mm 42φ的容器中，弹簧丝直径mm d 5=，下列弹簧指数中，最大可选 C 。
A 6=C
B 7=
C C 8=C
D 9=C
(12) 圆柱形螺旋弹簧，当弹簧丝直径一定，弹簧指数C 选得过小时;所产生的缺点是 D 。
A 弹簧的尺寸太大
B 弹簧的刚度太小
C 弹簧丝的长度较大
D 弹簧圈制造困难
二 填空题
(1) 计算圆柱螺旋弹簧簧丝截面应力时，引进曲度系数是考虑 弹簧丝的升角和曲率对弹簧丝中应力的影响 。
(2) 圆柱螺旋压缩弹簧的最大工作载荷max F 通常应取为lim max 8.0F F ≤ 。
(3) 弹簧刚度是表示使弹簧产生单位变形时所需的力，刚度愈大，变形愈 小 ，需要的力愈 大 ，则弹簧的弹力就愈 大 。
(4) 65Mn 弹簧钢丝的抗拉强度极限随弹簧丝直径的增大而 减小 。
(5) 弹簧按其形状分为 螺旋弹簧 ; 环形弹簧 ; 碟形弹簧 ; 板簧 ; 平面涡卷弹簧;五种。
其中， 螺旋弹簧 应用最为广泛。
(6) 设计圆柱形螺旋弹簧时，弹簧指数不能过大，也不宜过小。
其原因是 过大易导致颤动和过软，过小则卷绕时弹簧丝受到强烈弯曲 。
(7) 弹簧指数C 和弹簧刚度F k 之间的关系为 D
k F 1∝。