机械设计基础第十三章

图13-4
圆柱拉伸弹簧挂钩形式
二、圆柱螺旋弹簧的结构尺寸
表13-3 圆柱螺旋压缩(拉伸)弹簧的几何参数及结构尺寸计算公式(mm)
表13-3
圆柱螺旋压缩(拉伸)弹簧的几何参数及结构尺寸计算公式(mm)
表13-4
普通圆柱弹簧的尺寸系列(摘自GB/T1358—1993)
表13-4
普通圆柱弹簧的尺寸系列(摘自GB/T1358—1993)
(2) 缓和冲击和减轻振动 如车辆中的减振弹簧(图13-1b)，缓冲
图13-1 弹簧的应用 a) 离心离合器 b) 汽车减振弹簧 c) 钟表发条 d) 弹簧秤
二、弹簧的类型
图13-2 弹簧的类型 a) 螺旋拉簧 b) 螺旋压簧 c) 圆锥螺旋压簧 d) 扭簧 e) 板弹簧 f) 碟形弹簧 g) 环形弹簧 h) 盘簧 i) 空气弹簧 j) 橡胶弹簧
第十三章 第一节 弹簧的功用和类型 第二节 弹簧的材料和许用应力 第三节 圆柱形螺旋压缩(拉伸)弹簧的设计计算
第一节 一、弹簧的功用 二、弹簧的类型
弹簧的功用和类型
一、弹簧的功用 (1) 控制运动 弹簧等。 (3) 储存或输出能量 (4) 测量力和力矩 如钟表弹簧(图13-1c)、仪器弹簧等。 如测力器和弹簧秤中的弹簧(图13-1d)等。 如内燃机的阀门弹簧，离合器弹簧(图13-1a)等。
四、圆柱螺旋弹簧的设计计算 1.强度计算 2.刚度计算 3.圆柱螺旋压缩弹簧的稳定性
a)压簧受力状况 b)
图13-7 压簧的应力分析 c) d) = + e)弹簧丝内侧的最大切应力τ
图13-8 压簧的稳定性分析 a)弹簧失稳 b)增加导杆 c)增加导套
表13-5
旋绕比C的荐用值
表13-6
导杆(导套)与弹簧之间的间隙(mm)
五、圆柱压缩(拉伸)弹簧的设计计算步骤
1) 分析载荷类型，选择材料，确定许用切应力［τ］。 2) 初定弹簧丝的直径d(表13-4)或初选旋绕比C(表13-5)。 3) 由式(13-6)强度条件计算弹簧丝直径。 4) 由式(13-8)的刚度条件计算有效圈数。 5) 绘出弹簧的特性曲线和工作图。
例13-1 试设计一控制阀门用圆柱螺旋压缩弹簧。已知：弹簧最 大安装空间H=65mm，弹簧工作时的最小载荷F1=250N，最大载 荷F2=600N，弹簧的工作行程h=10mm，载荷有冲击，要求弹簧的 最大外径尺寸D≤50mm，端部并紧磨平。
一、圆柱螺旋弹簧的结构形式 二、圆柱螺旋弹簧的结构尺寸 三、弹簧的特性曲线和刚度 四、圆柱螺旋弹簧的设计计算 五、圆柱压缩(拉伸)弹簧的设计计算步骤
一、圆柱螺旋弹簧的结构形式 1.圆柱形螺旋压缩弹簧 2.圆柱螺旋拉伸弹簧
图13-3 圆柱螺旋压缩弹簧 a)圆柱压缩弹簧的结构 b)两端圈并紧且磨平 c)两端圈并紧不磨平 d)端圈不并紧 e)两端圈制扁并紧磨平(或不磨平)
三、弹簧的特性曲线和刚度 1) 弹簧所受载荷F和变形量f之间的关系曲线，称为弹簧特性曲 线(图13-5)。 2) 弹簧的刚度是指使弹簧产生单位变形量所需要的载荷，用c 表示。
图13-5 拉伸(压缩)弹簧的特性曲线 a)压缩弹簧 b)拉伸弹簧
图13-6 弹簧刚度 a—定刚度型 b—渐增型 c—渐减型
第二节 一、弹簧的材料 二、弹簧的许用应力 三、弹簧的制造
弹簧的材料和许用应力
一、弹簧的材料 1.碳素弹簧钢丝 2.琴钢丝 3.合金弹簧钢丝 4.有色金属合金
表13-1
常用弹簧材料的许用应力(摘自GB/T1239.6—1992)(MPa)
表13-2
(MPa)
第三节
圆柱形螺旋压缩(拉伸)弹簧的设计计算
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图13-9 弹簧工作图