63625圆柱螺旋弹簧的设计与计算 标准 CB Z 144-1976.pdf

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1、中华人民共和国第六机械土业部 指导性技术文件 圆柱螺旋弹簧的设计与计算 C B / 2 1 4 4 一7 6 北京 19 7 8 中华人民共和国第六机 械工业部 指导性技术文件 圆柱螺旋弹簧的设计与计算 r 一 一 卜 一 气 ll C B / 2 “ 一 祀 II ll 10 71 七_ _ _ _ _ _ _ _ _ J 本指导 性文件适用于圆 截面金属丝冷卷圆柱 ( 圆锥)形螺旋压缩、拉伸、 扭转弹簧的设计与计算。 1 .按负荷性质确定弹簧的型式: 弹簧按工作特点、制造精度、受力变形量偏差分为五级，见 表 1 。 表 1 级 别弹簧工作特点 受力变形全 允许偏差% 竺 1 级1 u 级

2、受动负荷，冲击负荷或静负荷，在受力变形内要 求准确调整，当弹簧损坏后将引起整个机构故障 些 士 5 如定深簧、 减压簧、发动机阀门弹簧、击发 簧、测力计弹簧 受静负荷，有限次交变负荷，均匀变化负荷 受静负荷，不要求准确的 按负荷调整的 弹安 受力变形量不做严格要求 士 1 0 皿。 级壬 1 5 l级 如调整台弹簧，安全阀弹簧 如缓冲簧、制动器压紧簧 如杠杆制动 弹簧、调整合扭力 弹簧、挂钩弹簧 注: 弹簧制造精度，根据具体工作情况选取。有些弹簧受力变形量偏差按1 级，而其几何尺寸偏差可采用1 级，例如大稳定簧，有些弹簧几何尺寸偏差按1 级，而其受力变形量偏差可采用万 级。例如离合器弹簧。 弹

3、簧静动负荷的含义: 静负荷负荷不随时间变化或变化缓慢，总重复次数不超过 1 护 的交变负荷。 动负荷 作用次数超过1 。 ， 的交变负荷及脉冲负荷或作用时间在数百分之一秒内的冲击负荷。 2 .弹簧的典型端部结构型式如表2 。 表2 。 式 代 端部结构 平夕 一 介 卜 5 朴回 压- 书丹分2 卜、丁圈 算 起 Y 工一 撇 牡 一 矿 华 沁 - “ .一 一 一燮 些 一垫兰一一 一- 一一一 弹州件土” 一 ” = 2 圈 ， 有 效 纵 !巾 们月一/ 井 杖 圈 算 起 ， 两 尖 端 与 邻 幽 贴 .Y，摄11 、Vll/ 紧，磨平 一二 雕一 吸 夕 - 中华人民共和国第六机

4、械工业部 发布1 9 7 7 年 1月 IB 批准 共 20 贾第 2页CB/ 2 1 4 4 一7 6 续表2 3 . 根 据弹 簧 工作 条件 ， 按 表3 、 表4 选 择 弹簧 材科 和允 许 工作 应力 . C B/ 2 1 4 4 一76共2 。 页第 3页 表 3 弹簧工作条科 具有高的耐蚀性、防磁性，良好导电性的弹簧 硅青铜线 Q si 3 一 1 锡青铜线 Q S n 咭 一 3 ，Q S n 6 . 5 一 0 . 1 敏青铜线 Q B eZ 不锈钢丝I C r l 8 Ni g T i 4 Cr 1 3 受静负荷、有限作用次数之交变负荷的弹簧碳素弹簧钢丝 合金弹簧钥丝6

5、5 Mn ，6 5 S i Z Mn WA，6 0 S i Z Mn A等 受动负荷 ( 交变负荷、冲击负荷)和重要而不易维修的弹特殊用途的碳素弹簧钢丝 傲青铜线 铬钒弹簧钢丝50C r V A 等 注:有特殊要求的弹簧，可 对其线材的直径公差、 表面质量、机械性能及均匀性等，提出特殊的要求。 4 .弹簧的特性曲线与工作变形范围的确定 ( 图 1 )。 圆柱形等节距螺旋弹簧的特性曲线( 受力变形曲线) ，理论上是一条直线， 实际上这条曲 线的起端和 末端是非线性的。为了使弹簧可靠的工作在特性曲线的直线部分， 最小工作变形应从全变形的20%选 起，最大工作变形应选在全变形的80%之内， 弹簧刚度

6、应在全变形的30% 70%之间测量。 哥X 。 。 % 图 1 弹簧特性曲线 5 . 弹簧常用材料的特征和允许工作应力 按表4 。 共2 0 页第 4页CB / 2 1 4 4 一7 6 表 4 机械性能 ( k G/ ，n 、2 ) 材 料 牌 号 金 属 丝 直径 J 标 谁 一 号 材料的主要特征 ( mm) 1级 弹簧工作1 的 温度 极 ， 限一 ( 。 C ) B-B一B一B-B-B-B-B-B Y-Y一Y-Y-Y-Y-Y一Y-Y 寥 藕 里 李 瞥窝 。 几 0 。 5 口 0 。 4 a 0 沼口 0 6 口 0 石口 0 .4 口 R 2 0 0 竿 气 誉 鹿 思 钟 忿

7、花 “ “ lxo 自一4 0 至 +1 2 0 高机械性能，有相 当好的耐 疲 劳强 度。加工较容易， 价廉，含炭量高时 脱 炭 .llx0.一监 les陌尸esesl一!L仪l-esesre 65一 :。一。5 一 0 币 口 10 石口 o d 。 石R 0 0 0 自一4 0 至 +1 2 0 6 0 Si ZM nA 6 5 S i Z Mn W A操 比一引 洲 洲 侧 专 7 60 0 自一4 0 至 +2 5 0 |JOIwe 5 0 Cr VA ” 狱 81 0 0 7 30 0 自 一4 0 至 十 3 0 一 几 自一4 0 至 + 3 0 0 高机械性能，淬火 后易产生

8、裂纹及热 脆 高强度机械性能， 可淬性高，容易脱 炭 高机械性能，高耐 疲劳性和 抗 冲 击 性，价格贵 高耐腐蚀性的不锈 钢 丝 |州|-J75lweee 座巨雕 |11司vll一1.十J切|. 6. 2 . O 几.，口， I C r 1 8 Ni g I C r 1 8 Ni g Ti 4 Cr 1 3 日 卡 。 9 二 自一4 0 至 + 1 2 0 高耐腐蚀性和防磁 性，机械性能差， 不 易 热 处 理 座阿一巨 连 弓 1 40 7 0 15 6 4 7 2 lx0 4 高机械性能和高耐 腐蚀性，价格昂贵 注: 口 。 值按相应的标堆查取。 允 许用供制弹簧的其他材料.其丫 值的

9、选择建议采用 下列数值:钢丫 =(0. 4 。 0.5 0)几，青铜r =( 0 . 4 0 。 5 ) 口 。 如果用图1 中L 了 、LZ、L ， 式的拉伸弹簧，其允许扭转极限应力( T ) 值应为表中的80%。 如为扭转弹簧，则口=1 . 25几 6 .弹簧的旋绕比C ( 弹簧指数)与曲度系数K。 ( 1) 根据不同的金属丝直径，建议旋绕比c值 按表5 选取。特殊情况允许采用表5 以外的C植， 压缩弹簧的C 值最小不 应小于 2 . 5 ， 最大不应大于20，扭转弹簧的C值要大于或等于6 ，有初应力的拉 伸弹簧C值的选择参考图 2。 表 5 d 。 mm 0 。 2 0。 40。 4 5

10、 1 一 0 1 。 1 2。 22. 3 6。 0 6 。 5 C =D ， / d 7 1 45 】 2 5 1 04 1 04 8 C B / 2 1 4 4 一7 6共2 0 页第 5页 门门尸 下 . 门广 下 ，111 圈 J ，口竟 病 。 l 可 范围一 1二) 叹 范 日职 : 殊 谓 谧 / 乏 兰 且 ; 霭 琴 缝 资 尹 边 Z 等箭羹 羹 汗 压 尸呜牙 1 卜卜月口 ， 琳斗二 仁 存 范 围 一厂1 ，严1 叶闪 狱 Ell11 图 2 初应力的可能范围 ( 钢丝) ( 2 )圆截面圆柱形螺旋弹簧的曲度系数K。 。，、_二，二 ， ，、， ， _4 C一1 肚

11、顺权 1 甲弹 黄旧 曰度 杀载八 =几牙 不 二 兀十 任气 砂叹 0. 6 1 5 扭转弹簧的曲度系 数 K . 二4 C一1 4 C 一 4 设计计算时，数值按表6 选取 ( 中间数值按擂入法)，或用以上公式计算。 表6 C1 2 。 54。 5 1 5 5. 5。 5 1 8 18。 51 011 21 4 : 戈 :一: : .: : 3 1 1。 28 1 。 2 3 1。 211。 20 1 9 11。 1 71 一 1 4 1 1。 1 3 1。 1 2: 一; : : 一; 1 。 1 2 11。 1 0 1 . 0 7 11。 0 6 比 卜冲 -|川，1引刁 引一1.58

12、1.551 ，.5 KK 7 .受静动负荷弹簧计算之内容: 受静负 荷及有限作用次 数交变负荷时，弹簧应进行静力计算和稳定性计算。 受动负荷的弹簧不但要保证有足够的静载强度，而且必须保证弹簧工作圈内的最大应力不超过弹簧 的允许疲劳极限。因此受动负荷的弹簧必须进行下列计算， 并进行喷丸处理。 ( 1) 静力计算，其应力须进行修正。 ( 2 )稳定性计算。 ( 3)疲劳计算。 ( 4 )必要时还须计算弹簧与其有关机构的共振。 8 . 受静负荷弹簧的计算。 (1) 压缩、拉伸弹簧的代号及计算公式，见表了。 表 7 一!可一| 1 “ 属 丝 直 ” “ - 妥 下藏 蔺- 。 7 D : =d c

13、3 弹簧外径 D 口 皿 0二肠 +d 4 弹簧内径 D: m m D : 二 。 : 一 d 由空间位置确定 由空间位置确定 共2 0 页第 6页 CB/ 2 1 4 4 一7 6 续表7 序 号 !名 算公式 弹簧压缩时的外径 了 。 2 + ( 最大工作负荷 最小工作负荷 州计 一一 一 D = 、 穷 只 客 砰 一 以 藻压 缩 弹 簧 在 结 构 设 计 中 应 予 尸 ， 一 会 几 根据工作条件由设计员确定 尸 L 二 (合 一 韵 八 kG一比 P， - 三 丝 8尤 D T1 . 2 5 尸， 尸J . ( 1 。 1 1 。 1 5 ) 尸 ， kG-kG 牟-一一一 创

14、D-尸一尸-尸一只 允许极限负荷 试验负荷 15111一引1刃川1.1引|一洲州 忿 嚣黑协母箭带笼一 二 署赢一涪聋 一一 二 一 一一 最 大 工 作 负 荷 下 的 变 形 量F : 。 m。 _ ， _ _ 卫 丛 卫 竺根 据 机 构 上 的 工 作 条 件 确 定 允许极限负荷下的单圈变 形量 j ， rn m 1 _ 二 一 进 生 。 P了 月 1 ， 节 距 mrn t = d+占 间距 工 作 圈数 占 m皿 己=t 一d在正常情况下 d=了 ， G d F: 8 尸， D 全麟 刀 2 . 5 圈一圈一圈-度 20-即 时时 2 2压缩弹簧支承圈” 二=2 或 2 . 5

15、当d 3 己 3 ” 二艺2 。 5 月 二 2 27 压缩弹簧的展开长度 叫 。 L 一 嘿聋 28 ! 拉伸弹簧的展开长度L mm若 三才 D 声 十， 钩环展开长度 C B I Z 1 4 4 一76共2 0 页绍 ?页 续 表 7 序号1名 称代号1 单位计算公式备 2 9拉伸弹簧的重量 k gv 弹簧材料比重 30 1 压缩弹簧的重量 k 又 Q 一 十二 。 : 。 二 二 粤磊些王 ， 两 端 磨 平 31 ! 旋绕比 。 一 令 按表5选取 日冈冈冈冈日网闪 3 21曲度系 数 K = 料睽 可按表 6选取 3 3 压 缩 弹 簧 的 稳 井 翌 三 3 不 定 系 数 定性指

16、标b=HZ D， 4 两端固定时6 4 时，应加导套或导杆 c ， 二 令 按图 冬 查取 3 5临界挠曲负荷 k G尸L 。岛 尸产 H ( 2 )具有初应力拉伸弹簧变形图如图3 所示，F l 为假想变形，尸 。 为初拉力，几 为初应力， 这时计 算公式为: ( FZ 一F， ) Cd 心 一8 ( 尸2 一P， ) D萝 ， _ 8 尸。 D， 几 巴 人 一二- 万一 砂 a F， =P。 ( F: 一F: ) 尸2 一尸:_ 。一皿丛二鱼乙 蕊n -r，r ， 尸 2 一 矛 1 尸 。 数值一般为: 钢5 20%尸 : 铜1 1 0 %尸， 图 3 假想变形F二 的求法 ( 3)扭转

17、弹簧的代号及计算公式见表 8。 表8 序号1名 称代号 单位计算公式 最大工作扭炬M， k G一 rnm 从= 兀 d ， 。 3 2 K 由工作条件确定 最大工作扭转角 甲 盆 = 3 6 0 月 D， 口 Ed K ， 由工作条件确定 马 材料的允许弯曲工作应力 一 -一-一 ，侣甲 旋 绕 比 (0 k Gl mmZI 口二1 . 2 5 T _D: 七 = 一 了 - 口 按表 4 选取 按表5选取 共2 。页第 8页 C B/ 2 1 4 4 一76 续表8 金 属 丝 直 径 。 V 旦 男 瓷 三 应符合材料标谁 弹簧外径 弹簧中径 工作圈数 D， D=d+d C=D: +J 氏

18、 =d C=0一d E兀 少甲 ， 。 二6 弓 x 1 8 o n ， 材 : - 一 由工作条件确定 瓦 云 d ， : 3 6 0 刀 : “ ” ! 扭转后中径的理论平均值 刃 jl 刀 D ; = D ， 卫 月十 氛 扭转后内径的理论平均值 扭转刚度 m rn D : 二 D ; 一 d 选择导杆时应以考虑 M ，k Gmml 度 M ， Ed 弓 3 6 6 4 D尹 叫1一川州.1一川一叫-1叫!一川1一川一训州1从、 1 3允许极限扭矩k GI D 们 口 一兀 ro_ _ _ _ _ M . =石 蕊 飞 声 一 户 1 。 Z S M . J 山 1 、1 1 4扭转角

19、弹簧稳定性指标 ， : 二 箫， ， ， 一 箫， ， 一 一 。 = ( 塌廿 ) 当甲: (工 2 3 。 时可不计算 别一一 间距 节距 最好采用占 、0 . 5 t 二d+ 占 16-17 lsJ 螺 龄 t g a 豁 自由长度 ( 高度) H二” 占+( n +1 ) d十晤的轴 向 度 展开长度 L，黑+腿展开长度 卜赓-一 1日一日-隔厂一队|一巨1 川|11川川es 9 .弹簧的典型工作图如图4 压缩弹簧典型工作图 ( 图4、 、 5 、 图 5) 6、 了所示 。 图4 图 5 CB/ 2 1 4 峪 一7 6 共2 0页第 9页 技术要求 : ( 1旋向; ( 2)工作圈

20、数( 。) ; ( 3 )总圈数。 : ( 包括偏差) ; ( 4)展开长度( L) ; ( 5)表面处理三 ( 6)热处理; ( 7)其他; ( 8 )制造、 试验与验收技米条件。 拉伸弹簧典型工作图 ( 图 6 )。 图6 技术要求: (1 )旋向; ( 2)工作圈数( ，) ; ( 3)总圈数， t ( 包括偏差) ; ( 4)展开长度 ( L) ; ( 5 )表面处理; ( 6 )热处理; ( 7)其他 ; ( 8 )制造、试验与验收技术条件。 扭转弹簧典型工作图 ( 图了) 。 、净娜 崛 图7 共2 0 页第 10 页C B/ 2 1 4 4 一7 6 技术 要求 : ( 1 )旋

21、向; ( 2)工作圈数 。( 包括偏差); ( 3 )展开长度( L) ; ( 4)表面处理; ( 5)热处理; ( 6)其他; ( 7 )制造、试验与验收技术条件。 注: 根据弹簧在产品中 的具体工作情况，负荷变形偏差可标注在负荷或工作高度上。 在设训弹簧时，以最大工作负荷尸: 为基本因素进行，但为了 弹簧可靠地工作，弹簧工作图应标注试验负荷 P ， ，二者关系为P :!( 1 . 1 一1 . 1 5 ) P， 试验负荷的选择可参照第1 2 条。 1 0 . 弹簧的稳定性计算: 弹 簧 的 稳 定 性 指 标 (纵 横 比 ) 。 一 会， 以 两 端 固 定 方 法 不 同 而 不 同

22、( 图 8 ) ， 一 般 应 选 在 。 .卜 ; 之 间，如果b 4 一方面制 造困难，另一方面使用时容易 产生挠曲。为使弹簧正常工作，应考虑安装导杆或 导套，并考虑可能出现的摩擦问题。 朋 刊 供 .震 书书 覃日于日 L压 口口 工 日!又 口 、I J n 口、 愁 曰、一 日 圈 1 ! 1 田 洲日口二 日l工团 门 钊 ; 二 卫 竺 D 2 图 8 弹簧的不稳定系数C ， 与 稳定性指标b 的关系图 1 一两端固定。2 一一端固定他端回转，3 一两端回转 n .弹簧工作圈和总圈数的选择。 ( 1) 拉伸弹簧的工作圈是从钩环折弯处算起，加工钩环时，常使工作圈 的第一圈与 第二圈

23、之间产 生微小间隙， 应根据不同抖 径允许有一定的间隙，对干工作圈间不允许有间隙的拉簧应考虑初应力 。无 初应力的拉伸弹簧，工作圈应有间隙。 ( 2 )重 要的压缩弹簧， 两端支承圈的结束点要 相互错位1 80。 2 7 0 。 之间，最好是1 8 0 。 ，以便受力 均 匀 。 所 以 一 般 压 缩 弹 簧 的 总 圈 数 多 带 有 半 圈 的 All6于 所要求的端部结构按表2 选取，工作圈不应小于两圈。 在一般情况下， 0级、 1级、 1 级压缩弹簧。 4 6 ， ， 1 0 令 圈 等 。 工 作 圈 与 总 圈 的 相 差 数 应 根 据 1。 、皿级压缩弹簧， 2 . 5 。

24、CB/ 2 1 4 4 一7 6共20 页第 11 页 2. 压缩弹簧的螺旋角应选在6 。 9 。 之间。 1 3 . 弹簧负荷的确定。 对于重要的弹簧视其工作特点可确定试验负荷尸: ，尸 在尸。 和尸 2 : 之间测定数点。对于一般的 弹 簧 可只测尸 。 ，对于不重要的弹簧尸 : 不做严格要求。 所有弹簧一般都不应在极限负荷 尸 3 状态下工作。尸。 作为检查永久变形用 H.工作温度对弹簧性能的影响，设计在高温条件下工作的弹簧，应考虑温 度的影响。表4 中 的 丁 或 : 下降约15%、G值下降约3 %，对于青铜弹簧来说，下降尤为明显。 15. 承受动负荷弹簧的计算。 当弹簧工作循环角刀

25、大于疲劳强度界限角凤时。要计算弹簧的疲劳强度，“ 1 弹簧工作循环角刀 小于 疲劳强度界限角刀 r 时，其计算方法与受静负荷弹簧的计算相同，计算时需用曲度系数尤修正。 计算公式与代号见表 9 表 9 不瓜 代号单 位 计算公式 工作应力循环中的平均力 ( 不变部分应 力 ) k G/ mmZ 准一 标一 料 材一 的几 应85 相0. 查粼 几听 f l 一一叶 扩扩，丁rnz /m/m/m/m度 GGGG t压L人贬t压 日日lr-.l囚lef 加幅 应振 物郡确 孙限价 振月的极弹 环只簧服内 循弹屁表 的(0时转图 力荷环扭限 应负循的极 作冲称料劳 工脉对材疲 今内J456 疲劳强度条

26、件界限角 谓刀 ，时计算疲 劳强度) t g 夕 r二 刀 刀 r 时弹簧疲劳安全系数 几 r=1 。 4 1 。 8 里 下 塑_. 卫 二生 _ _1 r 。生 匕一 ! 在最小工作负荷作用下，弹簧的扭转工 作 应 力 k G/ 田口之S D Z KP 兀 d ， 在最大工作负荷作用下，弹簧的扭转工 作应力 k G/ S D : KP: 万 J 。 弹簧的固有频串 j=揣 了 鲁 丫 为 比 重 ， “ 为 重 力 加 速 度 16. 工作在动负荷下的弹簧， 应考虑共振问题，弹簧的固有频率， 应尽可能高， 一般希望在负 荷频率 的13倍以上。 17. 组合弹簧 在设计大负荷且空间位置受限制

27、的螺旋压缩弹簧时，可采用组合弹簧，这种弹簧与单个弹簧相比不 但叮 以减少 重量，而且便于制造，见图9 。 共2 0 页第1 2 页 C B/ 2 1 4 4 一76 图 9 设计组合弹簧时应注意下列事项: (1 )要满足组合弹簧的等强度关系 贵一 杯 哥 一 黔 “ 尸 一 尸 二 十 尸 组合 簧外圈弹簧受力尸 二 与内圈弹簧受力尸 ， 之比应为25 : 10。 ( 2 )要满足组合簧的等变形关系: ” ， d 二 =” N d N =H ( 3)为保证组合簧的同心关系，防止内、外弹簧产生歪斜现象，组合弹簧的旋向应相反。 ( 4 )为保证组合弹簧的径向间隙d ， ，在弹簧端部支承结构设计上，

28、必须考虑到能防止内外弹簧在 工作过程中偏移。 组合弹簧的设计， 除须将负荷按等强度原则以25 : 10 分配给外圈弹簧 及内圈弹簧外 ( 即尸 二 : 尸 ， 二 肠 : 10)，其他项目 的计算步骤与 普通单个圆柱螺旋压缩弹簧的计算相同。 组合弹簧的精度一般选为1、皿 。 、1级。 18 .圆锥形压缩弹簧 ( 图1 0) 。 图1 0 圆锥形压簧的精度一般选为1、1级。其结构形式如图10，计算公式如下: 锥形压簧最大允许负荷: 兀d3 = 百 西丁r 锥形压 簧的 挠度 : Z P。 ( D奎 +D子 ) ( D: +Dl )成D圣 口d +D ) D 4 G力2 d 3 +D， )兀刀 L

29、 口 主 + 刀 r 八 刀 2 十 刀 口 C B / 2 1 4 4 一7 6共20 页第 13页 19.在图样明细表和其他技术资料中，名称栏内应顺次写出: 弹簧名称、 型式、精度等级、 规格 ( 金属丝直径、弹簧自由高度、弹簧工作圈数)作为弹簧的规定 标记 。 如1 级精度压缩弹簧，金属丝直径d =Z m m ， 弹簧外径D=20. s m m， 弹簧自 由高度H二 48m rn ，弹簧 工作圈数。 =8 . 5 ，则规定标记写成:弹簧y: Z xZ o . 5 x4 8x 8 . 5 20.保持弹簧良好表面状况和防止腐蚀，是保证弹簧使用寿命的重要措施，为此必须根据工作条件 和不同材料对

30、弹簧进行表面处理。 (1 )对有防腐蚀要求的青铜丝、弹簧可用清漆覆盖表面 ( 2 )用钢丝制的弹簧，都应进行表面处理。与 海水接触的弹簧镀锡;在空气中工作的弹簧镀镐或 镀锌; 在油中工作的弹簧发蓝。推荐镀层厚度:当金属丝直径d l m m 时，镀6 一12微米，当金属丝直 径d l m m 时镀122 0 微米。 2 1 .弹簧技术条件按CB8 6 1 一7 6 。 共 2 0页第 14 页CB/ 2 1 4 4 一花 附录一弹簧的设计步骤和计算示例 一、弹挤的设计步璐 按照弹簧具体工作条件及安装空间确定原始参数，如尸 2 、 F Z 、D等。 按负荷性质选用材料，确定弹簧材料的允许扭转工作应

31、力， 剪切弹性模数，或弹性模数E。 根据弹簧的强度和刚度条件，计算基本数据。 确定弹簧的基本参数。 进行稳定计算。 受动负荷弹簧进行疲劳强度计算。 绘制弹簧工作图。 八J4乌卜卜 二、 弹赞设计计算示例 ( 一)受静负荷及有限作用次数的交变负荷的 压缩弹簧: 1 .原始条件: ( 1 )最大工作负荷P : =9 . s k G ; ( 2)最大工作负荷下的变形量FZ =13m。; ( 3 )弹簧的外径D不大于15m m ; ( 4 )在海水中 工作; 5 )弹簧选用1 级 ( 负荷均匀增加)。 2 .根据以上条件选用青铜线查表 4，得: 二 = 4 0 k G l m m Z C=4 0 0

32、0 k G / m m Z 3 . 计算弹簧的基本参数，按表7 公式计算。 首先选旋绕比C=6 . 5 查表 6K=1 . 23 青 铜 线 直 径、 ， 1 .6 了 耳 率 二 1 . 。 了 一星 些 旦 竺旦 兰 2 ; 、 2 .Z m 。 尸仁 I J14U 则: D: =D一 d =1 5 一 2 . 2 =12. s m m 4 . 确定弹簧的其他参数，按表7 选取公式计算。 ( 1)工作圈数 行 。 一 奥 二 卖 奢 _ 些 具 擎奥笔 华 尊_ 7 己 广J Z LJ 荃乃 X 廿 。 净 X l 乙。 匕 ， 选 。为 8圈 ( 2)压缩弹簧的支承圈。 二 二2 . 5

33、 ( 3 )弹簧总圈数， ， n 。 =炸 +n ， =8 +2 . 5 二1 0 . 5 ( 4)最小工作负荷尸， 尸 ;一 (十一 士) p Z 一 “ p Z一 3 s k G ( 5 )最小工作负荷下的变形量F， F. = 尸， F: 尸，一 3 . 8x1 3 9. 5 =5 。 Z mm ( 6)允许极限负荷尸: 万d ， 尸 ， = 厄 瓦灭 ， 兮 = 兀xZ . 2 3 x 5 0 8x1 2. 8xl . 2 3=1 3 . 3 k G1 . 2 5 P: =1 1 . 8 7 k G CS / 2 1 4 4 一76 共 2 0页第 15 页 ( 了)弹簧的试验负荷尸:

34、P， ”( 1 . 1 1 . 1 5 ) PZ 二1 . 1 5x g ， 5 =1 0 . 9 及 G (8)弹 簧刚度 尸r P 一 会一 赞一 0 73 kG mm Gd44 0 0 Ox2. 2 4_ _ . _， = 厄 瓦石一 葱 刃 1 东 乎 下 万一 u . ， 冰 曰mm ( 9 )最大负荷下的单圈变形量j Z S PZ D里 8x 9 . s xl Z . 8 3 j 二 飞 习萄“ - 硕 顽而 万 一厄 百 一= 1. 了 m 皿 F: =j ， 。 二1 . 7K 8 =1 3 。 6 mm ( 1 0 )极限负荷下的单圈变形量几 1 3 . 3 0. 7 3x8

35、=2 . 2 8 mm 一- 3一n 尸一尸 一一 九 F 3 二1 o n = 2 . 2 8 x 8 =1 8 . Z m m ( n)弹簧的间距 侈 d=j : =2 . 2 8 mm 弹簧的节距 t =d+占=2 2 +2 。 2 8=4. 4 8 用m 螺旋角 a a 一 ， 9 一 忐一 ， 一 * 4。 4 8 ， 1 4xl 2. 8=0。 11 1 5=6 0 2 2 r 弹簧的白由 长度月 H之d 。 +( 路 1 一0 . 5 ) d =2 . 2 8 x8 +( 1 0 . 5 一0 . 5 ) x Z . 2 =4 0 . Z mm 弹簧展开长度L 兀DZ n C O

36、 S口 3， 1 4xl Z. 8x8 0 . 9 9 3 8 =3 2 4 mm 弹簧压缩时的外径D ， 、 ，口nJJ“156 ，111，1.J 矛、了t矛1、了.、了.1 。 ，一 杯 D Z + (专 ) : 一 (苍 ) 一 杯 不可 平厂 德 牙一 5 Z m m ( 17)压缩弹簧的稳定性指标b = - 适 2 一D ，二 些 Q 卫 = 。 1 艺. SU ( 18)压缩弹簧的重量0 二 些塑卫生 二 鱼旦 王 4 又 c o s a =1 3. s k只 下 二 叮 2 x 2 . 2 2 x 1 2 . s x ( 1 0 . 5 一 0 . 5 ) 4x0， 9 9 3

37、8 xo. 0 0 8 8 ( 1 9 )最大1作负荷下的扭转应力: 2 2 一 、 旦斋玉 华丝 麦 贫 碧 夔 异 继一 3 5 s k G 一 “ ， (20) 按图 4绘制弹簧工作图( 略) 。 ( 二 ) 受 静 负 荷 及 有 限 作用 次 数 的 交 翅 载 荷 的 拉 伸 弹 簧 计 算: 1 .原始条件: 共2 0页第 1 6页 C B/ 2 1 4 4 一7 6 ( 1 )最大工作负荷尸2 =39 ， 62k G; ( 2 )最大工作负荷下的变形量F Z = 69m m; ( 3)弹簧外径D33mm; ( 4 )最小工作负荷尸一2 . 83k G ; ( 5 )为保证拉伸弹

38、簧的性能，使其 弹簧具有初应力 ，其假想变形为l m m ; ( 6 )工作介质为潮湿空气，有时浸在海水中; ( 7 )制造精度为 1 级。 2 .根据原始条件选用被青铜线 QB eZ，由表4查得: C二 4 3 0 0 k g / m m Z 二 = 0 . 8 x 4 0 二 3 2 k G / m m 盆 3 . 计算弹簧的基木参数。 按表 了公式 1 计算弹簧丝直径 d，首先选弹簧的旋绕比C=5 . 7 查表 6，K=1 . 27 、 =l. 6 了 里 李 旦 攀一 1 . 6 了 塑 二丝 二 旦 三 2 业 迢 了 一 4 . s m m ，L TJ，d 乙 则D : =C d

39、= 2 7 . 4 m m 4 . 确定其他参数。 (1 )确定在尸， 作用下的受力变形Fl F二 尸。 P。 ( F: 一F且 ) 尸2 一尸; 尸I F2 一尸2 FI F: 一F: . . . 将代人整理后得 。P， Fz 一( PZ 一Pl ) F， 2 . 8 3 x6 9 一( 3 9 ， 6 2 一2 . 8 3 ) x l 尸 1 = = 一 一 一 不1 子万 石 一一一一， = 4m m 厂 20 廿 . D 乙 ( 2)确定弹簧工作圈n ， _ 兰 旦二 E 口 旦 匹亡 = 8 ( 尸2 一 尸 D 宝 ( 6 9 一4 ) x 4 3 0 0xl . 2 7 x 4

40、. 8 4 8 ( 3 9 . 6 2 一2 。 8 3 ) x 2 7 . 4 3 =3 1 圈 ( 3)弹簧预应力尸。 F， ( PZ 一P. )1 沐( 3 9 . 6 2 一2 . 8 3 ) _ _ _ 。 _ =斤。=户 石 一 石 一 一一= U。 勺 b bK 听 J 2尸，U 口 任 ( 4 )弹簧的极限负荷尸 ， _汀 d 3 了3 ， 1 4 只 4 . 8 3 x 5 6 x 0 . 8 _ 一 ， 一 、 - - -一 ， 一 I3 = 石于下 于 . =一万万 币 不 石 花 ; 获 厂 不. 一 一 = 匀 沙. b K行 户 1. 乙 匕 尸2 = 4 沙. 沙

41、K 勺 U J、 工JZU ， 、 1 . 1 八 乙 了 . 任 ( 5)最大工作负荷下的扭转应力T r ， 尸: D: T Z =八一 ， 二; 犷 - 二 J a - 1 . 2 7x8x3 9 ， 6 2x2 7， 4 3 . 1 4x4 8 3 =3 1 . 7 k G/ mmZ 1 . 2 5 M2 即M3 1 0 0 k g rn m 故此，弹簧能用。 ( 1 0 )极限扭矩下的扭转角叭 ( n)最大工作扭矩下的扭转角吼 * ，一 箫一 概一 98a 。 2一 令一 恙一 55 5 ( 12)最小工作扭矩下的扭转角甲 ， _M1 6 . 8 5， ， . 甲1 = 一 石 下 7

42、 = 石 一 几 万 = 4。 1 0- J 以1. 任 任 核算甲 = 甲 : 一 中 、.!5 5 . 5 。 一 4 。 7 5 。 = 5 0 “ 4 5 对的 (l3) 稳定性指标因 吼 41 一3 . 5 3 。 5 一 5 . 0 5 。 0 4 . 0 D。!一0 。 0 3 一 0 一 0 1 一 0。 01+ 0一 0 1+ 0. 0 2 1 5一 。 + ” 。 1 + ” ” 2 十 0。 0 3 合金弹簧钢丝( 需淬火) : D。 =( “ +0 . 0 1 ) Dl D 。 =( u 一0 . 0 1 ) D 。 u=1一0， 0 0 6 5 C C 5 时选用 青

43、铜线: D。 =( 。 +刀， ) D. u=1 一0 . 0 1 4 C D 。 根据料 径按下表选择: 材料牌号Q S i 3 一 1QS n 4 一 3 0 。 1 2。 5 02. 6 0 4。 0 04。 1 0 6。 0 0 D 。we o. 01 十 0 。 0 1 注: 制造芯轴需经热处理磨光，其外径公差为D君枕宝 。 用被青铜制造弹簧，如用硬态按青铜线选取，用软态料绕簧。其芯轴直径可按合金弹簧钢丝 ( 需淬火)选 用 。 绕簧时钢 ( 青铜)丝压板与绕簧芯轴的距离不大于20mm。 共 2 。 页馆 2 。 页CB/ 2 1 4 4 一 7 6 附录三 弹赞的热处理 用不同材料

44、制造的弹簧，可按表 1 和表 2进行热处理。 1 .用冷拉硬态线材绕制而成的弹簧。可按表 1 进行低温回火。 表1 材料牌号规格 ( m。) 温度 ( 度) 却剂 碳素弹簧钢丝和特殊用 途的碳素弹簧钢丝 0. 1 4 1. 025 0 2 80 1。 1 2 。 6 2 50 2 80 甘 空气或水 2 。 6以 卜2 50 2 8 0 0. 1 0 1 0 硅青铜和锡青铜1。 1 2。 6 2。 6 以 上 空气或水 。 。一 黑 井 一一喋 肇 一 J一_ _ _ 、 一一。 。 一 9 。“朴 一一亡 墨二 二 墨 匕 巨 立 二一 一一 C 8 N I， ，C ，S N ，T l土 竺

45、 全 生 -一 一 塑 竺 竺 1二 兰 一空 触水 一 一长 送造崖墨止 二 呈 泣 二 一一 65 M ”1 竺 三 里 一 竺 竺 翌 二， 一一三 竺 一 一一水 “ 2 以 1 :“ 5 0 3 2 0 0 注: 用 水冷却时为保证弹簧的表面质量冷却后应在防锈水内纯化数分钟。 表中时间指盐护或油炉如使用电护时保温时间应适当延长。 4 2 .用合金弹簧钢丝等材料绕制的弹簧，热处理按表 2。 表2 火 被青铜7 8 0 8 2 0水卜 I B g o 1 2 02 8 0 3 3 0空气3 7 魂 3 6 5 M n8 0 0 8 3 0油6 03 8 0 4 2 0 水4 4 4 8

46、:黑:二 : 装二 : :二 : 一支:二 : 1 0 0 0 1 1 0 0o 1! 5 ;5 0 0 5 5 0 水; 0 5 0 6 5 5 Z M n w A“ 4 0 8 6 0油 6 24 4 0 4 7 0 水4 7 5 0 注: 淬火保温时间:盐浴炉 。 . 4 。 . 6 分/ m m计;空气炉 L . 2 1 。 5 分j m 口计。 回火保温时间:以2 . 5 3 分/ 口 m计算 ( 最小不小于2 0 分钟) ，一 般盐炉取2 . 5 分/ tn m空气炉取3 . Olrn m。 被青铜Q B eZ 淬火加热应尽量采用气 体保护炉，如果使用空气炉淬火必须采取密封保护措施，淬火转移时 间不应大于 5秒.时效时间约2 . 5 3 小时，不应太短。