弹簧的基本性能和设计要求

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弹簧的基本性能和设计要求
弹簧的特性线 载荷P(M)与变形F( )之间的关系曲线称为弹簧的特性线。弹簧
的特性线大致有三种类型：直线型、渐增型和渐减型。 直线型 —— 刚度不随载荷的变化而变化 渐增型 —— 刚度随载荷的增加而增大 渐减型 —— 刚度随载荷的增加而减小
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弹簧的基本性能和设计要求
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常用弹簧的分类
型式 代 号
圆弹
柱簧
型 螺
受
旋轴
拉向
伸拉
弹伸
簧负
荷
L
LⅠ RLⅠ
LⅡ RLⅡ LⅢ RLⅢ
LⅣ
LⅤ
简
图
特点 半圆钩环
用途
圆钩环
圆钩环压中 心
偏心圆钩环
两端弯有钩环，钩环 形式视装配要求而定， 推荐采用半圆钩环、 圆钩环和圆钩环压中 心3种形式。钩环弯折 处应力较大，易折断， 半钩环体积较小，多 用于拉力不太大的情 况。
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弹簧的基本参数
扭转弹簧在受载后直径将变小、圈数增加，直径变小的程度
取决于弹簧原有圈数及工作时扭转角的大小。变化后的内径D1’
计算如下：
D1’＝ D1－ D 1
n
＝ D1 360
2n
n
为了避免弹簧与心轴发生抱紧现象，扭转弹簧的心轴必须比 最大工作扭矩作用下的弹簧内径小10％。
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弹簧的基本参数
常用弹簧的分类（按形状和结构分） （1）圆柱螺旋弹簧 （2）变径螺旋弹簧 （3）蝶形弹簧 （4）平面蜗卷弹簧 （5）片弹簧
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常用弹簧的分类
（1）圆柱螺旋弹簧 这类弹簧多数由圆形截面材料制成，当同样空间条件下需要更大的刚度时，
可选用矩形截面的材料。低压断路器中常用的圆柱型弹簧有以下三种： A) 圆柱形螺旋压缩弹簧 这种弹簧结构简单，制造方便，特性接近于直线型，刚度值较稳定。 在低压断路器中常用作触头弹簧、螺旋管式电磁脱扣器的瞬时弹簧等。 B) 圆柱形螺旋拉伸弹簧 性能和特点与压缩弹簧相同，主要承受拉伸载荷，其特性线是直线型，分 无初应力和有初应力两种。 在低压断路器中常用作机构主弹簧（一般有初应力）、拍合式电磁脱扣器 的瞬时弹簧和机构的复位弹簧等（一般无初应力）。 C) 圆柱形螺旋扭转弹簧 这种弹簧主要承受扭矩作用，特性线呈直线型。 在低压断路器中常用作触头弹簧或机构及脱扣器的复位弹簧。
压缩弹簧支承圈的圈数n2取决于端部结构型式。总圈数等于有效圈数与 支承圈数之和。
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弹簧的基本参数
弹簧的螺旋角和节距
压缩弹簧的螺旋角一般取5°～10°，如螺旋角大于10°时，则计算弹簧变 形应考虑螺旋角的影响，螺旋角＝arctg t 。
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相邻两簧圈中心沿弹簧轴线之间的距离称为弹簧的节距t，对于正常节距的 压缩弹簧，要求被压缩到整个变形区的80％时，弹簧圈间不应接触。
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常用弹簧的分类
2）变径螺旋弹簧 A) 圆锥形螺旋弹簧 这类弹簧的特点是稳定性好，结构紧凑，其特性线开始是直 线，随着载荷的增加，逐渐变成渐增型，有利于缓和冲击和共振， 接触器弹簧的主弹簧常选用圆锥形弹簧。 B) 中凸和中凹形弹簧 这类弹簧的特性相当于圆锥形弹簧，中凸形弹簧在某些场合 可替代圆锥形弹簧使用，中凹形弹簧主要用作坐垫和床垫。
弹簧的基本性能和 设计要求
—— 低压电器十大工艺之一
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弹簧的基本性能和设计要求
低压电器十大工艺
冷冲压
触头焊接
塑料成型
热处理
弹簧制造
电镀
线圈绕制
涂漆
铁芯制造
绝缘处理（浸漆）
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弹簧的基本性能和设计要求
弹簧的基本性能是在载荷作用下产生变形，卸载时释放能量恢复原形， 加载变形过程遵循一定的规律。
弹簧在低压电器中的作用： A) 保证动作力：如操作机构的作用力、触头压力、电磁系统的反作 用力等； B) 缓冲作用：由于电器上电磁铁的吸合、断开时有很大的冲击力， 用弹簧制成缓冲机构，可以吸收动能，减少冲击。 C) 防止联结件松动：电器在工作中有振动，各联结部分需要用弹簧 的弹力压紧，防止松动。
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常用弹簧的分类
（3）蝶形弹簧 加载与卸载特性不重合，在工作过程中有能量消耗，
缓冲和减震能力强，蝶形弹簧常用于中、高压产品中。 （4）平面蜗卷弹簧
这类弹簧圈数多，变形角大，储存能量大，多用在仪 器和钟表中。 （5）片弹簧
这类弹簧由薄片材料制成，结构形状繁多，主要用于 仪表及低压元器件中，继电器中使用较多。
圈直径的变化。
对压缩弹簧来说，受载时簧圈直径会增大，增大值的近似计算
如下：
当弹簧两端固定，从自由高度压到并紧时，直径的增大值△D
为：
t2 d 2 △D ＝ 0.05 D
(t － 弹簧的节距 ）
当两端面与支承座间可以自由回转，摩擦力比较小时，直径的
增大值△D为：
△D ＝ 0.1 t2 0.8td0.2d2 D
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弹簧的基本参数
弹簧的基本参数 1）弹簧的直径（中径） 2）弹簧的旋绕比 3）弹簧的圈数 4）弹簧的螺旋角和节距 5）弹簧的高度（长度） 6）弹簧的刚度 7）弹簧的端部结构
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弹簧的基本参数
弹簧的直径（中径）
弹簧的中径D是弹簧的公称尺寸，也是各参数的计算依据，为
了保证弹簧工作时有足够的空间，设计时应考虑弹簧受载荷时簧
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常用弹簧的分类
型式 代 号
YⅠ
圆弹
柱簧
型 螺
受
旋轴
压向
缩压
弹缩
簧负
荷
Y
RYⅠ RYⅡ YⅡ YⅢ
简
图
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特点
两端圈并紧、磨 平
用途
广泛应用于冷卷 及热卷弹簧
两端圈并紧、不 磨或磨平 两端圈并紧不磨
两端圈不并紧
广泛应用于热卷 弹簧
用于d＜0.5mm, 且对支承要求不 高的情况，应用 于冷卷弹簧 一般用于不太重 要的弹簧，应用 于冷卷弹簧
弹簧的旋绕比C
弹簧中径D与材料直径 d 之比称作弹簧的旋绕比，或弹簧指数。旋绕 比越小，曲率越大，绕制越困难，弹簧刚度也越大。由于工作时弹簧材料 内侧切应力比平均切应力大很多，导致其工作区间变小。旋绕比大时，弹 簧绕制较容易，性能也较稳定。
弹簧的圈数
弹簧的有效圈数n是指直接参加弹性变形的圈数。为了避免由于载荷偏 心引起过大的附加力，工作圈数最少为两圈，一般应不少于3圈。
长臂半圆钩 环
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常用弹簧的分类
型 式 代号 NⅠ
简
图
特点 内臂扭转弹簧
用途
圆 弹 NⅡ
柱簧
型 螺
受
NⅢ
旋扭
扭 转
转 负
NⅣ
弹荷
簧
NⅤ
外臂扭转弹簧
中心臂扭转弹簧 双扭簧
直臂扭转弹簧
扭转弹簧型式繁 多，端部结构视 装配要求而定， 推荐采用外臂、 内臂及直臂扭转 弹簧，均应用于 冷卷弹簧
N NⅥ
单臂弯曲扭转弹 簧