机械设计手册弹簧设计
弹簧设计计算
D（mm）
K1
Fc(N）
100
0.686
62724.63
100
0.686
15846.15
100
0.686
9093.29
分别为959219N和15846N）均大于工作载荷F（13186.81N），所 。
F/Fc 0.210 0.832 荷F下的变形量）
4*E 824000
1-μ² 0.91
碟簧片数 5
0.384
.2-2查得）
Fσ(许用载荷）/N 48000 13100 8610
f=0.75·h0 f（变形量）/mm
1.65 2.1 2.63
σⅡ或σⅢ/Mpa
1420 1050 1240
t代替
5/32
0.15625
H0/t 1.366666667
H0/t-1 0.366666667
C2验算
(H0/t-1)²
h0（碟簧压平时
H0
变形量）/mm （自由高度）/mm
A100
100
51
6
2.2
8.2
B100
100
51
3.5
2.8
6.3
C100
100
51
2.7
3.5
6.2
由C=D/d=100/51=1.96 从表7.2-5查得系数 K1=0.686
D（外径）/mm d（内径)/mm
C
100
51
1.96
⑴ 采用A系列外径D=100mm 碟形复合组合弹簧（A100-1GB/T1972-1992)
Fc(N）
h0/t
A100
2.2
6
13186.81
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。
机械设计手册第五版(目录)
机械设计手册第五版〔目录〕第一卷第1篇：一般设计资料第一章、常用基础资料和公式第二章、铸件设计的工艺性和铸件结构要素第三章、锻造和冲压设计的工艺性和结构要素第四章、焊接和铆接设计的工艺性第五章、零部件冷加工设计工艺性与结构要素第六章、热处理第七章、外表技术第八章、装配工艺性第九章、工程用塑料和粉末冶金零件设计要素第十章、人机工程学有关功能参数第十一章、符合造型、荷载、材料等因素要求的零部件结构设计准则第十二章、装备要求及设备基础第2篇：机械制图、极限与配合、形状和位置公差及外表结构第一章、机械制图第二章、极限与配合第三章、形状和位置公差第四章、外表结构第五章、孔间距偏差第3篇：常用机械工程材料第一章、黑色金属材料第二章、有色金属材料第三章、非金属材料第四章、其他材料及制品第4篇：机构第一章、机构分析的常用方法第二章、基本机构的设计第三章、组合机构的分析与设计第四章、机构参考图例第二卷第5篇：连接与紧固第一章、螺纹及螺纹连接第二章、铆钉连接第三章、销、键和花键连接第四章、过盈连接第五章、胀紧连接和型面连接第六章、锚固连接第七章、粘结第6篇：轴及其连接第一章、轴和软轴第二章、联轴器第三章、离合器第四章、制动器第7篇：轴承第一章、滑动轴承第二章、滚动轴承第三章、直线运动滚动功能部件第8篇：起重运输机械零部件第一章、起重机械零部件第二章、输送机械零部件第9篇：操作件、小五金及管件第一章、操作间及小五金第二章、管件第三卷第10篇：润滑与密封第一章、润滑方法及润滑装置第二章、润滑剂第三章、密封第四章、密封件第11篇：弹簧第一章、弹簧的类型、性能及应用第二章、圆柱螺旋弹簧第三章、截锥螺旋弹簧第四章、蜗卷螺旋弹簧第五章、多股螺旋弹簧第六章、蝶形弹簧第七章、开槽蝶形弹簧第八章、膜片弹簧第九章、环形弹簧第十章、片弹簧第十一章、板弹簧第十二章、发条弹簧第十三章、游丝第十四章、扭杆弹簧第十五章、弹簧的特殊处理及热处理第十六章、橡胶弹簧第十七章、橡胶---金属螺旋复合弹簧〔简称复合弹簧〕第十八章、空气弹簧第十九章、膜片第二十章、波纹管第二十一章、压力弹簧管第12篇：螺旋传动、摩擦轮传动第一章、螺旋传动第二章、摩檫轮传动第13篇：带、链传动第一章、带传动第二章、链传动第14篇：齿轮传动第一章、渐开线圆柱齿轮传动第二章、圆弧圆柱齿轮传动第三章、锥齿轮传动第四章、涡杆传动第五章、渐开线圆柱齿轮行星传动第六章、渐开线少齿查行星齿轮传动第七章、销齿传动第八章、活齿传动第九章、点线啮合圆柱齿轮传动第十章、塑料齿轮第四卷第15篇：多点啮合柔性传动第一章、概述第二章、悬挂安装结构第三章、悬挂装置的设计计算第四章、柔性支撑的结构形式和设计计算第五章、专业技术特点第六章、整体结构的技术性能、尺寸系列及选型方法第七章、多点啮合柔性传动动力学计算第16篇：减速器、变速器第一章、减速器设计一般资料第二章、标准减速器及产品第三章、机械无极变速器及产品第17篇：常用电机、电器及电动〔液〕推杆及升降机第一章、常用电机第二章、常用电器第三章、电动、电液推杆及升降机第18篇：机械振动的控制及利用第一章、概述第二章、机械振动的基础资料第三章、线性振动第四章、非线性振动机随机振动第五章、振动的控制第六章、机械振动的利用第七章、机械振动测量技术第八章、轴和轴系的临界转速第19篇：机架设计第一章、机架结构概论第二章、机架设计的一般规定第三章、梁的设计与计算第四章、柱和立架的设计与计算第五章、桁架的设计与计算第六章、框架的设计与计算第七章、其他形式的机架第20篇：塑料制品与塑料注射成型模具设计第一章、塑料制品设计第二章、塑料注射成型工艺第三章、塑料注射成型模具设计第四章、热固性塑料注射成型模具第五章、塑料注射成型模具实例第六章、塑料注射成型模具标准模架第七章、塑料注射成型模具设计程序与CAD第五卷第21篇：液压传动第一章、基础标准与液压流体力学常用公式第二章、液压系统设计第三章、液压基本回路第四章、液压工作介质第五章、液压泵和液压马达第六章、液压缸第七章、液压控制阀第八章、液压辅助件及液压泵站第九章、液压传动系统的安装、使用和维护第22篇：液压控制第一章、控制理论基础第二章、液压控制概述第三章、液压控制元件、液压动力元件、伺服阀第四章、液压伺服系统的设计计算第五章、电液比例系统的设计计算第六章、伺服阀、比例阀及伺服缸主要产品简介第23篇：气压传动第一章、基础理论第二章、压缩空气站、管路网络及产品第三章、压缩空气净化处理装置第四章、气动执行元件及产品第五章、方向控制阀、流体阀、流量控制阀及阀岛第六章、电--气比例/伺服系统及产品第七章、真空元件第八章、传感器第九章、气动辅件第十章、新产品、新技术第十一章、气动系统第十二章、气动相关技术标准及资料第十三章、气动系统的维护及故障处理。
弹簧设计步骤详解
弹簧设计步骤详解弹簧设计是机械设计中的一个非常重要的部分，弹簧在工程中有广泛的应用，如汽车悬挂系统、电器设备、工具、家具等。
弹簧设计的目的是根据所需的力学性能以及工作环境条件来选择适合的材料、形状和尺寸，并确保其具有合适的弹性性能和寿命。
下面是弹簧设计的详细步骤：1.确定设计要求：根据应用场景和使用要求，确定所需的弹簧的负载条件、工作温度、运动方式等。
这些要求将直接影响到弹簧的材料和几何参数的选择。
2.选择材料：根据所需的弹簧性能指标，如弹性模量、屈服强度、疲劳寿命等，选择合适的弹簧材料。
常用的弹簧材料有钢丝、高碳钢、不锈钢、钛合金等。
不同的材料有不同的力学性能和耐腐蚀性，需要根据具体情况进行选择。
3.计算负载条件：根据设计要求和所选材料，计算所需的弹簧负载条件，包括最大负载、工作位移范围、应力、挠度等。
这些参数将决定弹簧的尺寸和形状。
4.选择弹簧类型：根据负载条件和运动方式，选择合适的弹簧类型，包括压缩弹簧、拉伸弹簧、扭转弹簧等。
不同类型的弹簧适用于不同的负载和运动方式，需要根据实际情况进行选择。
5.确定弹簧形状：根据所选的弹簧类型和负载条件，确定弹簧的几何形状和尺寸。
弹簧的形状直接影响到其弹性性能和负载能力，需要根据实际需要进行选择，如圆柱形弹簧、圆锥形弹簧、卷曲弹簧等。
6.估计弹簧寿命：通过应力分析和疲劳计算，估计弹簧的寿命。
弹簧在工作中可能会受到重复载荷的作用，而导致疲劳破坏，需要通过合适的疲劳分析方法来评估寿命。
7.弹簧制造工艺：根据所选的弹簧形状和尺寸，确定适合的制造工艺，包括卷制、切割、热处理、表面处理等。
弹簧的制造工艺对于其质量和性能有直接影响，需要进行合理的选择。
8.弹簧的安装和使用：在设计过程中考虑弹簧的安装和使用条件，如安装方式、运动方式、周围环境等。
这些因素将影响弹簧的实际工作性能和寿命，需要充分考虑。
以上是弹簧设计的详细步骤，这些步骤涵盖了弹簧设计中的关键要点，通过合理的设计和选择，可以确保弹簧在工程中具有良好的弹性性能和寿命，满足工程要求。
机械设计-弹簧
二、 弹簧的特性曲线
F
特性曲线 —— 载荷-变形曲线
1. 压缩弹簧的特性曲线
压缩弹簧的 特性曲线
λ
F1
F2F lim
潘存云教授研制
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。 F min=（0.1~0.5）F max
M=Tsinα
αT
F F“
α
B
A
A—A
B—B
扭矩 T'=Tcosα 弯矩 M=Tsinα
T
T'
d
潘存云教授研制
∵α=5?~9? ∴ sin α≈0, cosα≈1
故截面B—B上的载荷可近似取为： F
F
横向力 F
扭矩 T'=F ·D2/2
2. 弹簧的应力
截面受力 扭切应力
? 剪切力： F
?
? ??
扭矩：
p=(0.28~0.5)D
δ=p-d
L=π-c-o-Ds-nα-1
n1=n p=d
拉伸潘存弹云教簧授n研制1尾数为1/4、 1/2、3/4、整圈，推 荐用1/2圈
L≈πDn+Lh
Lh为钩环展开长度
螺旋角α 质量ms
α=tan -1(p/πD)
ms=π--4d-2-Lγ
对压缩螺旋弹簧，推 荐用α=5? ~9?
的弹簧。 有色金属合金： 硅青铜、锡青铜、铍青铜。
选用原则： 充分考虑载荷条件（载荷的大小及性质、工作温
度和周围介质的情况）、功用及经济性等因素。一般 应优先采用碳素碳簧钢丝。
2. 弹簧的许用应力
机械设计教程 第3版 第十五章 弹簧设计
一、弹簧的功用
第一节 概述
图15-1 弹簧应用示例 a)离心离合器 b)钟表发条
第一节 概述
二、弹簧的类型
弹簧的类型很多,根据受载的性质,弹簧可分为拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧和弯曲弹簧 四种。根据弹簧的形状又可分为螺旋弹簧、碟形弹簧、环形弹簧、涡卷弹簧和板弹簧。此 外,除金属弹簧之外,还有空气弹簧和橡胶弹簧等。表15-1列出了各种常用弹簧的基本形式。 螺旋弹簧是用弹簧丝卷绕制成的,由于制造简便,价格较低,易于检测和安装,所以应用最广。 它既可以制成圆柱形和圆锥形,又可以制成受压缩载荷作用的压缩弹簧、受拉伸载荷作用 的拉伸弹簧,还可以制成承受转矩作用或完成扭转运动的扭转弹簧,见表15-1。 碟形弹簧和环形弹簧刚性较大,可以承受很大的冲击载荷,具有良好的吸振能力,常用于各种 缓冲装置中。在载荷相当大和弹簧轴向尺寸受限制的地方,可以采用碟形弹簧。环形弹簧 是目前减振缓冲能力最强的弹簧,常用于近代重型机车、锻压设备和飞机起落装置中。平 面涡卷弹簧轴向尺寸小,能在较大的变形范围内保持作用力不变,常用于仪器和钟表的储能 装置中。板弹簧能承受较大的弯曲作用,常用于受载方向尺寸有限而变形量又较大的场合。 由于板弹簧有较好的消振能力,所以在汽车、拖拉机和铁路车辆的悬挂装置中均普遍使用 这种弹簧。螺旋扭转弹簧是扭转弹簧中最常用的一种。由于圆柱形螺旋弹簧应用较广,尤 以螺旋压缩弹簧的受力分析和设计计算都比较典型,所以本章主要讨论圆柱形螺旋压缩弹 簧。关于其他类型弹簧,读者可参考文献[19]。
第二节 弹簧的材料、选材与制造
三、弹簧的制造
螺旋弹簧的制造工艺过程如下:①绕制。②钩环制造。③端部的制作与精加工。④热 处理。⑤工艺试验等。重要的弹簧还要进行强压处理。 弹簧通常用卷制成形方法制造,其绕制方法分冷卷法与热卷法两种。当弹簧丝直径 d≤8mm时用冷卷法绕制,冷态下卷绕的弹簧常用冷拉并经预先热处理的优质碳素弹 簧钢丝,卷绕后一般不再进行淬火处理,只需低温回火以消除卷绕时的内应力。当弹簧 丝直径较大(d>8mm)时则要用热卷法绕制。在热态下卷制的弹簧,卷好后要进行淬火 和回火处理。 弹簧的疲劳强度与抗冲击强度在很大程度上取决于弹簧的表面状况,所以弹簧丝表面 必须光洁,没有裂缝和伤痕等缺陷。表面脱碳会严重影响材料的疲劳强度和抗冲击性 能,因此,脱碳层深度和其他表面缺陷都须在验收弹簧的技术条件中详细规定。 对于重要的弹簧,还要进行工艺检验和冲击疲劳等试验。
弹簧设计规范(全)
名称弹簧简图特点及应用名称碟形弹簧环形弹簧盘簧弹簧简图特点及应用承受压力，缓冲及减振能力强，常用于重型机械的缓冲和减振装置。
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。
承受转矩，能储存较大的能量，常用作仪器、钟表中的弹簧。
弹簧设计标准一、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构造特点，它具有屡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：(1)、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弹簧的根本类型、特点和作用在一般机械中，最常用的是圆柱螺旋弹簧。
故本章主要讲述这类弹簧的构造形式、设计理论和计算方QF圆柱形螺旋弹簧圆柱形螺旋扭转弹簧圆锥形螺旋弹簧图(a)承受拉力，图(b)承受压力，构造简单，制造方便，应用最为广泛承受压力，构造紧凑，稳定性好，防振能承受转矩，主要用于各种装置中的压紧和蓄能法。
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〕。
机械设计手册弹簧设计
机械设计手册弹簧设计
摘要：
1.弹簧设计的基本概念与分类
2.弹簧设计的主要参数与公式
3.弹簧设计的一般流程与方法
4.弹簧设计的应用实例与分析
正文：
一、弹簧设计的基本概念与分类
弹簧设计是机械设计手册中的一个重要组成部分，主要涉及对弹簧的类型、结构、材料等方面的设计。
弹簧根据其形状和功能可以分为多种类型，如螺旋弹簧、圆柱弹簧、平板弹簧等。
每种类型的弹簧都有其独特的应用场景和设计要求。
二、弹簧设计的主要参数与公式
弹簧设计的主要参数包括线径、弹力、自由长度、工作长度等。
在设计过程中，需要根据这些参数选择合适的弹簧材料和结构。
弹簧设计中常用的公式包括弹簧刚度公式、弹簧变形量公式等，通过这些公式可以计算出弹簧在受力情况下的性能参数。
三、弹簧设计的一般流程与方法
弹簧设计的一般流程包括需求分析、参数计算、结构设计、材料选择、性能分析等。
在设计过程中，需要根据实际需求分析弹簧的工作环境、受力情况等，然后根据需求选择合适的弹簧类型和结构。
在材料选择方面，需要根据弹
簧的性能要求选择合适的材料，并进行相应的性能分析。
四、弹簧设计的应用实例与分析
弹簧设计在各种机械设备中都有广泛应用，如在汽车悬挂系统中，弹簧用于缓冲车身与地面之间的冲击；在电子设备中，弹簧用于固定和保护元件等。
通过对这些应用实例的分析，可以更好地了解弹簧设计的实际应用和性能要求。
总之，弹簧设计是机械设计手册中一个重要的领域，需要综合考虑弹簧的类型、结构、材料等因素，以实现良好的性能和应用效果。
机械设计——弹簧机构设计
机械设计——弹簧机构设计弹簧机构是一种常见的机械设计中的重要部件。
它由弹簧和与之配合的其他零件组成，能够将能量储存起来，并在需要时释放出来。
弹簧机构广泛应用于各种机械装置中，包括汽车悬挂系统、钟表发条、射击器械等。
在弹簧机构的设计中，需要考虑的重要因素包括弹簧的选材、弹簧的形状和尺寸、弹簧的预紧力、弹簧的刚度等。
选材是弹簧机构设计中的第一步，需要根据机械装置的工作条件选择合适的弹簧材料，常用的弹簧材料包括钢、铁、铜、合金等。
弹簧的形状和尺寸需要根据机械装置的工作要求来确定，常见的弹簧类型有螺旋弹簧、拉伸弹簧、压缩弹簧等。
弹簧的预紧力是指弹簧在装配过程中受到的初次拉伸或压缩力，需要根据机械装置的要求和弹簧的特性来确定。
预紧力的大小直接影响到弹簧机构的工作效果和寿命，过小的预紧力会导致弹簧工作无效，过大的预紧力则会导致弹簧过早疲劳失效。
弹簧的刚度是指弹簧在受到外力作用时的变形程度，可以通过弹簧的刚度系数来描述。
刚度系数越大，表示弹簧在受到外力作用时变形越小，从而能够提供更大的力矩或扭矩。
刚度系数的选择需要根据机械装置的工作要求来确定，过小的刚度系数会导致机械装置运行不稳定，过大的刚度系数则会导致机械装置运行阻力大，能量损耗大。
在弹簧机构的设计过程中，还需要考虑到弹簧的安全系数和寿命。
安全系数是指弹簧的实际工作强度与设计强度之间的比值，一般建议选择安全系数大于1.5、寿命是指弹簧在一定工作条件下的工作时间，需要根据机械装置的使用频率和要求来确定，一般通过弹簧的疲劳试验来评估。
弹簧机构设计的成功与否直接影响到机械装置的性能和可靠性。
在进行弹簧机构设计时，需要综合考虑机械装置的工作要求、弹簧材料的特性和弹簧的力学特性等因素，合理选择弹簧类型、尺寸和预紧力，并进行弹簧的应力分析和疲劳寿命评估，从而确保弹簧机构的稳定性和可靠性。
总结起来，弹簧机构设计是一项具有挑战性的任务，在设计过程中需要考虑多个因素对机械装置的影响，并进行合理的选择和计算。
弹簧设计
pnkpn D
4 3
公式中字母的含义
扭力彈簧
此類彈簧在工作中承受扭轉負荷，主要是彎曲變 形引起的拉伸應力失效。其計算公式如下：
10 Mn K1 d =3 [σ Bp ]
Ed ϕ n n= 3667 Mn D
4
设计注意事项
冷卷彈簧之c值一般在4~14之間，超出此范圍的 彈簧很難制造。c 值越大,加工后回弹越大。节 距也如此 拉簧有初拉力 拉簧钩环的位置和大小影响成本较大 扭簧節距 精密弹簧: t = d + δ δ = 0.3 ~ 0.5mm
弹簧设计
产品设计部
常用弹簧材料
高碳钢线 不锈钢线 琴钢线 镍不线 油淬火钢线
圓柱螺旋彈簧分類
分三類: 壓力彈簧 拉力彈簧 扭力彈簧
圓柱螺旋彈簧的主要尺寸參數示意圖
壓力彈簧和拉力彈簧设计 壓力彈簧和拉力彈簧设计
此兩類彈簧在工作中分別受軸回壓縮負荷和軸向 拉伸負荷，但都是剪切應力失效。其簧丝直径和 有效圈数計算公式如下 :
设计注意事项
公差标注 直径（内径或外径） 长度 扭簧角度
力度要求
设计注意事项
是否需要淬火？ 焗火（回火）消除加工内应力即可 导电弹簧需要求除油处理
设计注意事项
表面防蚀处理（非不锈钢线类） 电镀 氧化 磷化 喷防锈油 烤漆
一般不要作表面处理！！
Example
The End
产品设计部
空气弹簧设计手册
空气弹簧设计手册空气弹簧设计手册目录1、弹簧概述1.1 弹簧的定义1.2 弹簧的分类1.3 弹簧的工作原理2、弹簧的材料选择与特性2.1 弹簧所需的材料2.2 材料的机械特性2.3 材料的热处理要求3、弹簧设计基础3.1 设计参数的确定3.2 设计计算公式的应用3.3 弹簧的安全系数4、弹簧的尺寸与结构设计4.1 线宽与线径的确定4.2 作用长度的计算4.3 弹簧的内外直径4.4 弹簧的圈数与总圈数4.5 弹簧的盘扣与端部设计5、弹簧的制造与加工工艺5.1 弹簧的制造流程5.2 材料的切割与加工5.3 弹簧的弯曲成型5.4 弹簧的热处理工艺5.5 弹簧的表面处理6、弹簧的性能测试与验证6.1 填写弹簧设计测试申请表 6.2 弹簧性能测试的操作流程6.3 弹簧测试结果的分析与评估7、弹簧的安装与维护7.1 弹簧的安装要求7.2 弹簧的维护注意事项7.3 弹簧的故障排除与修理方法8、弹簧设计案例分析8.1 汽车悬挂弹簧设计案例8.2 工业机械弹簧设计案例8.3 家用电器弹簧设计案例9、附件9.2 弹簧材料性能表9.3 弹簧制造工艺流程图附件：2、弹簧材料性能表：附表23、弹簧制造工艺流程图：附图1法律名词及注释：1、版权：指对作品享有的独占权，包括复制权、发行权、展览权等。
2、专利：指对发明、实用新型或外观设计等技术解决方案享有的独占权。
3、商标：指用于区分商品或服务来源的标志，如商标名称、图案、字母等。
4、保密协议：指双方约定保守商业秘密的合同。
5、侵权：指在未经授权的情况下侵犯他人的知识产权。
机械设计手册弹簧设计
机械设计手册弹簧设计【原创实用版】目录1.弹簧设计概述2.弹簧的分类3.弹簧选型与设计原则4.弹簧材料及其性能5.弹簧几何参数的设计6.弹簧的应力与变形7.弹簧的疲劳强度与寿命8.弹簧设计实例9.弹簧设计规范与标准正文一、弹簧设计概述弹簧是机械设计中常见的一种弹性零件，它能够在受到外力作用时产生变形，并在外力去除后恢复原状。
弹簧在机械设备中具有重要的功能，如减震、支撑、调节等。
因此，弹簧设计在机械工程领域具有广泛的应用。
二、弹簧的分类根据弹簧的形状和功能，弹簧可分为以下几类：1.螺旋弹簧：具有螺旋形状的弹簧，包括圆螺旋弹簧、矩形螺旋弹簧等。
2.平面弹簧：具有平面形状的弹簧，包括圆环弹簧、波纹弹簧等。
3.压力弹簧：主要用于承受压力的弹簧，如碟簧、环簧等。
4.拉力弹簧：主要用于承受拉力的弹簧，如拉伸弹簧、万能弹簧等。
三、弹簧选型与设计原则在弹簧设计过程中，应遵循以下原则：1.弹簧的类型应根据工作条件和设计要求进行选择。
2.弹簧的材料应具有良好的弹性、抗疲劳性和耐腐蚀性。
3.弹簧的几何参数应根据工作负荷、变形量和安装空间等因素进行设计。
4.弹簧的应力与变形应符合设计规范和标准。
四、弹簧材料及其性能常用的弹簧材料包括碳钢、不锈钢、弹性合金等。
这些材料具有良好的弹性性能、抗疲劳性能和耐腐蚀性能，能够满足不同工作条件的要求。
五、弹簧几何参数的设计弹簧几何参数的设计主要包括弹簧的直径、圈数、自由长度、工作长度等。
这些参数应根据工作负荷、变形量和安装空间等因素进行设计。
六、弹簧的应力与变形弹簧的应力与变形是弹簧设计中的重要因素。
在设计过程中，应确保弹簧在工作过程中的应力不超过其允许应力，同时考虑弹簧的变形量和变形速率，以保证弹簧的使用寿命和工作性能。
七、弹簧的疲劳强度与寿命弹簧在反复变形过程中，会受到疲劳应力的作用，导致疲劳损伤和寿命缩短。
因此，在弹簧设计过程中，应充分考虑弹簧的疲劳强度和寿命，以保证弹簧的可靠性和安全性。
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。
弹簧设计资料
(2)拉伸弹簧
其特性曲线如图12-5所示。
按卷绕方法的不同，拉伸弹簧分为无初应力和有初应力两种。无初应力的拉伸弹簧
其特性曲线与压缩弹簧的特性曲线相同。有初应力的拉伸弹簧的特性曲线，如图12-5C
所示。有一段假想的变形量x,相应的初拉力F0,为克服这段假想变形量使弹簧开始变 形所需的初拉力，当工作载荷大于F0时，弹簧才开始伸长。
式中：K为曲度系数（或称补偿系数），用以考虑螺旋升角和弹簧丝曲率等的影响, 其值可按下式计算：
吐
AC-4C
则弹簧丝的强度约束条件为：
式中：［^ ］为许用剪切应力；
Fmax为弹簧的最大工作载荷。
图12-1
压缩弹簧
⑵拉伸弹簧（图12— 2）
A、LI型：半圆形钩
B LII型：圆环钩
G LVII型：可调式挂钩，用于受力较大时
不同中径的拉伸弹簧受力变形
(•>Lቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ttW Lit HS LUH盟
图12-2拉伸弹簧
2、主要几何尺寸
弹簧丝直径d、外径D、内径6、中径电、节距p、螺旋升角、自由高度(压缩 弹簧)或长度(拉伸弹簧产。，如图12-3。此外还有有限圈数n,总圈数珂，几何尺寸 计算公式见表12-1。
形量为入min。在弹簧的最大工作载荷Fmax作用下，弹簧的压缩变形量增至入max图
中Flim为弹簧的极限载荷，在其作用下，弹簧高度为Hlim，变形量为入lim ,弹簧丝
应力达到了材料的弹性极限。此外，图中的h=X max-入min,称为弹簧的工作行程。
图12-4圆柱螺旋压缩弹簧的特性曲线图12-5圆柱螺旋
图12-6为承受轴向载荷的压缩弹簧，现分析其受力情况，拉伸弹簧的簧丝受力情
弹簧设计工程师手册
弹簧设计工程师手册弹簧的概述弹簧是一种能够在外力作用下发生形变并且在力的作用撤除后恢复原状的弹性元件。
它广泛应用于各个工业领域，包括机械工程、汽车工程、航空航天、建筑等。
弹簧的设计工作需要设计工程师具备一定的知识和技能，本手册旨在帮助工程师全面了解弹簧的设计原理、材料选型、计算方法等。
弹簧分类根据用途和结构特点的不同，弹簧可以分为以下几种类型：1.压缩弹簧：将外力应用在弹簧两端使其缩短，常见于悬挂系统、减震器和压缩机等设备。
2.张紧弹簧：将外力应用在弹簧两端使其拉伸，常见于传送带、扬声器和电动工具等设备。
3.扭转弹簧：通过对弹簧施加扭转力使其产生弹性变形，常见于钟表、汽车悬挂系统和家具等。
4.扁平弹簧：具有较宽的平面截面，用于承受大的载荷，常见于大型机械设备和桥梁等。
5.弹片弹簧：由多个弹性片叠加而成，用于承受大的变形，常见于大型机械设备和车辆悬挂系统等。
弹簧设计原理弹簧的设计需要考虑以下几个方面：1.载荷：弹簧在工作过程中所承受的力量，设计时需要确定正确的载荷范围，确保弹簧能够承受所需的力量。
2.变形：弹簧的变形数值直接影响其弹性能力，需要根据设计要求和材料特性选择适当的变形量。
3.材料：弹簧的材料选择直接关系到其强度、寿命和可靠性，常见的材料包括高碳钢、不锈钢和合金钢等。
4.尺寸：弹簧的尺寸设计需要根据载荷和变形量来确定，通过计算得出合适的直径、长度和线圈数等参数。
5.稳定性：弹簧的稳定性是指其在工作状态下能否保持稳定的力学性能，需要设计时考虑振动、变形和疲劳等因素。
弹簧计算方法弹簧设计工程师需要掌握一些基本的计算方法，以确保设计的弹簧能够满足要求的工作条件。
1.简谐振动：弹簧在受到外力激励后可能会出现振动情况，设计时需要计算弹簧的固有频率和阻尼比等参数。
2.变形计算：根据载荷和弹簧材料的物理特性，计算出弹簧的变形量和应力，确保其在工作范围内不发生塑性变形。
3.疲劳寿命：由于弹簧在工作过程中会受到反复加载和释放的力量，需要考虑其疲劳寿命和可靠性。
对机械设计手册中某些弹簧内容的疑义
笔者提出的上述观点对于专门从事弹簧的技术人员来说，或许是徽不足道的．但是，‘机 械设计手册＞的对象是田内外广大从事机械工程设计和制造的科技工作者．‘机械设计手册＞ 是一本具有指导性、权威性和经典的文献，手册中的观点方法和公式等内容．都必须是严密 精确的，符合生产实际的．否则会给使用单位和使用人员带去困难和麻烦．
对机械设计手册中某些弹簧内容的疑义
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金、铜合金和不锈钢丝制造的弹簧进行电抛光或者化学抛光处理，以微量削减材料表层， 来达到需要的尺寸和特性。一
弹簧设计手册
I P —弹簧丝截面极惯性矩；
GI
—抗扭刚度
P
弹簧丝的长度: l D2n
n—弹簧的有效圈数
弹簧的轴向变形量：
IP
d 4
32
8FD23n 8FC 3n
Gd 4
Gd
（15-5）
2. 弹簧刚度k（弹簧常数） 弹簧刚度—使弹簧产生单位变形量的载荷。
F Gd 4 Gd
k 8D23n 8C3n 由上式可知：
大，内侧的扭切应力大于直杆的扭切应力 ，而外侧反之。
显然，旋绕比C越小， 弹簧丝内侧应力增加就越多。
式了（因18-不4）均中匀的分第布二对项内反侧映应
力产生的影响。
二. 弹簧的变形
1. 弹簧的轴向变形计算
在轴向载荷的作用下, 弹簧产生轴向变形量 。
在弹簧上截取微段弹丝ds， 当弹簧螺旋升角很小时，可认 为微段弹簧丝两截面半 径oc2 o、c1
圆柱形 （等刚度）
圆锥形 （变刚度）
2) 环形弹簧
由带有内、外锥形的钢制圆环交错重叠 组成的压缩弹簧，具有很大的缓冲和吸振能 力，是一种强力弹簧，常用于重型车辆、火 炮和飞机起落架的重型缓冲装置中。
3）碟形弹簧
由薄钢板冲压而成的截锥形弹簧， 呈无底盘状。使用时将多个碟形弹簧 组合，装在导杆或套筒中，只能承受 轴向压缩载荷。刚性大，吸振能力强。
此外还有； 橡胶弹簧—广泛用于仪器的坐垫，发动机的支承 及机器的减振器等。
空气弹簧—利用储存在密闭容器中的压缩空气实 现弹簧作用。广泛用于车辆的悬挂装置，及航空、船 舶、建筑和冶金等部门。
§18-2 圆柱螺旋拉伸、压缩压缩弹簧的外载均沿弹簧的轴线作用，
（18-6）
当其它条件相同时，旋绕比C越小，则弹簧的刚 度越大。
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机械设计手册弹簧设计
弹簧设计是机械设计手册中的重要章节之一。
在机械工程中，弹簧起着接收和
释放机械能的作用，其设计必须满足一些关键要求。
首先，弹簧设计时需要考虑载荷的大小和类型。
弹簧的负载可以是静态的或动
态的，因此设计师必须确定所需的载荷范围并选择适当的弹簧类型。
常见的弹簧类型包括拉伸弹簧、扭转弹簧和压缩弹簧，具体使用哪种类型要根据具体的应用情况决定。
其次，弹簧设计中需要考虑弹簧的材料选择。
弹簧常用的材料包括高碳钢、不
锈钢和合金钢等。
材料的选择必须考虑弹性模量、强度、耐腐蚀性和疲劳寿命等因素。
此外，材料的选择还会受到成本和生产可行性的影响。
弹簧设计还需要考虑弹簧的几何参数，包括线径、线圈数、自由长度和硬度等。
这些参数对弹簧的刚度和工作范围都有影响。
线径的选择通常需要根据弹簧的工作负荷和可用空间来确定。
线径越大，弹簧的刚度越大；线圈数的选择也会影响弹簧的刚度和长度。
设计师需要在满足设计要求的前提下，平衡刚度和长度之间的关系。
此外，弹簧设计还需要考虑弹簧的预紧缩量和工作限制。
预紧缩量是指弹簧在
非工作状态下的初始压缩或拉伸量。
工作限制是指弹簧在工作状态下的最大压缩或拉伸量。
预紧缩量和工作限制的选择需要根据设计要求和安全因素进行合理确定。
总之，在机械设计手册的弹簧设计章节中，设计师需要综合考虑载荷、材料、
几何参数、预紧缩量和工作限制等因素，以确保弹簧设计满足要求的功能和安全性。
只有在充分理解弹簧设计原理和遵循相关规范的前提下，才能设计出满足工程需求的可靠弹簧。