【教学内容】:弹簧的功用与类型;圆柱螺旋压缩(拉伸)弹簧的设计计算。 【基本要求】:了解各类弹簧的工作原理、特点及应用,掌握圆柱螺旋弹簧的设计方法 【教学重点及难点】:圆柱螺旋弹簧的设计计算 【教学方法】: 讲授法利用板书及多媒体等方式,结合实例,进行启发式、引导式教学。 【学时】:课堂教学:1学时 §16—1 概述 一、弹簧的功用与类型 1、弹簧的功用 (1)控制机构的位置和运动;(2)缓冲及吸振;(3)储存能量;(4)测量力和力矩 2、弹簧的类型 性质不同,压缩弹簧、拉伸弹簧、扭转弹簧和弯曲弹簧。外形又可分为螺旋弹簧、碟形簧、环形簧、盘弹簧和板簧三、圆柱螺旋弹簧的材料及许用应力 二、弹簧的材料和制造 1、弹簧的材料和许用应力 要求弹簧材料应具有高的弹性极限和疲劳极限,足够的韧性和塑性,良好的热处理性能。 常用的弹簧材料有:碳素弹簧钢(如60、75、65Mn等)、硅锰弹簧钢(如60Si2MnA)、铬钒弹簧刚(如50Cr-VA)、不锈钢(如1Cr18Ni9)及青铜(如QBe2)等。 弹簧材料的许用应力与弹簧的受载循环次数有关。 二、弹簧的制造 弹簧的卷制方法有冷卷法和热卷法 §16—2 圆柱螺旋压缩(拉伸)弹簧的设计计算 一、弹簧特性线 预紧力F1称为弹簧的最小载荷。Fmax为弹簧所承受的最大工作载荷,此时,弹簧高度压缩到H2,相应变形为λmax,该时刻弹簧各圈之间仍应保留δ1的间隙,欲称余隙。F3为弹簧的极限载荷。 λmax与λ1之差或H2与H1之差,称为弹簧的工作行程λ0 二、基本参数及其选择 圆柱螺旋弹簧的主要参数有:弹簧丝直径d、弹簧圈外径D、内径D1、中径D2、弹簧节距p和螺旋升角α。 弹簧指数C(又称旋绕比) 三、圆柱螺旋拉压弹簧的强度计算 1、弹簧受力 2、弹簧应力 曲度系数K 四、弹簧的刚度计算 1、弹簧的变形 mm 2、弹簧刚度和圈数 3、弹簧的稳定性验算 压缩弹簧的自由高度H0与中径D2之比称为长细比,以b表示。 当弹簧两端固定时,b<5.3;当弹簧一端固定,一端可转时,b<3.7;当弹簧两端都可转动时,b<2.6。 临界稳定载荷 Fc=CBkH0 N Fc——临界稳定载荷, CB——不稳定系数 k——弹簧刚度 为保证弹簧的稳定性必须满足 Fc≥(2~2.5)Fmax rad 扭转刚度N·mm/rad 工作圈数