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§1 概述 弹 簧 北京林业大学材料科学与技术学院 1.1 弹簧的功用 ? 缓冲减振 ? 控制运动 ? 贮存能量 ? 测量力/力矩 1.2 弹簧的类型 ? 板弹簧 ? 螺旋弹簧 ◎ 拉伸弹簧/拉簧 ◎ 压缩弹簧/压簧 ◎ 扭转弹簧/扭簧 拉簧 压簧 扭簧 板簧 北京林业大学材料科学与技术学院 1.3 弹簧的结构 弹 簧 ? 拉簧 未端结构 未端弯扭强度低 未端弯扭强度较高 北京林业大学材料科学与技术学院 ? 压簧 端部不磨平 端部磨平 支承圈 弹 簧 碟形弹簧 北京林业大学材料科学与技术学院 ? 扭簧 挂钩形式 弹 簧 工艺性试验 热处理 北京林业大学材料科学与技术学院 §2 螺旋弹簧的制造与材料 弹 簧 2.1 弹簧的制造 卷绕 端面磨平（压簧） 挂钩加工（压簧/扭簧） ? 卷绕设备： 专用自动机床/普通车床手/工卷绕器 ? 卷绕方法： 冷卷（弹簧丝小于8mm,），低温回火消除内应力 热卷（弹簧丝大于8mm,），淬火+回火 北京林业大学材料科学与技术学院 弹 簧 ? 对材料的要求 2.2 弹簧的材料 弹性极限高、持久极限高、冲击韧性好、一定的塑性、 热处理性能好。 ? 常用材料及其性能/Table 5-1,5-2 优质碳素钢：65、70、85钢，用于较小直径的弹簧。 合金钢：65Mn、60Si2Mn等，受交变、冲击载荷作用的弹簧。 不锈钢、有色金属合金：在潮湿、易腐蚀环境中工作的弹簧。 北京林业大学材料科学与技术学院 §3 圆柱形螺旋拉伸、压缩弹簧的设计计算 弹 簧 3.1 弹簧的结构尺寸 ? 主要结构尺寸 D2 t H d α δ1 主中径D2 弹簧丝直径d 节距t ? 弹簧指数 C的力学含义？ 北京林业大学材料科学与技术学院 弹 簧 ? 工作性能及其他尺寸 F H H0 F1 H1 λ1 F1 U F2 F2 H2 λ2 λ Flim Flim Hlim λlim 有效圈数n 余隙δ1≥0.1d 节距 压簧 拉簧 t=d 总圈数 n1=n+(1.5-2.5) 北京林业大学材料科学与技术学院 弹 簧 自由高度 压簧 两端并紧不磨平: H0=n(t-d)-(n1+1)d 两端并紧 磨平: H0=n(t-d)-(n1-0.5)d 拉簧 H0=nd+(1～2)D2 压簧细长比 b=H0/D2≤3 弹簧丝展开长度 压簧 拉簧 挂钩部分长度 北京林业大学材料科学与技术学院 弹 簧 3.2 弹簧的应力及变形计算 F D2/2 F ? 弹簧丝剖面受力 扭矩 T=FD2/2 剪力 Fτ=F ? 弹簧丝剖面应力 内侧应力最大 强度条件 曲度系数K 北京林业大学材料科学与技术学院 弹 簧 弹簧丝直径 轴向变形量 有效圈数 弹簧刚度：产生单位变形量所需载荷 弹簧功：弹簧变形储存的能量 北京林业大学材料科学与技术学院 弹 簧 已知总变形量λ时，有效圈数： 弹簧总圈数 Homework 1 北京林业大学材料科学与技术学院 弹 簧