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第11篇 弹簧 3

第1章 弹簧的类型、性能与应用 3

第2章 圆柱螺旋弹簧 8

1 圆柱螺旋弹簧的型式、代号及应用 8

2 弹簧材料及许用应力 10

3 圆柱螺旋压缩弹簧 15

3.1 圆柱螺旋压缩弹簧计算公式 15

3.2 圆柱螺旋弹簧参数选择 17

3.3 压缩弹簧端部型式与高度、总圈数等的公式 18

3.4 螺旋弹簧的稳定性、强度和共振的验算 19

3.5 圆柱螺旋压缩弹簧计算表 20

3.6 圆柱螺旋弹簧计算用系数C,K,K1,8/πKC3（摘自GB 1239—1976） 28

3.7 圆柱螺旋压缩弹簧计算示例 29

3.8 组合弹簧的设计计算 32

3.9 组合弹簧的计算示例 33

3.10 圆柱螺旋压缩弹簧的压力调整结构 35

3.11 圆柱螺旋压缩弹簧的应用实例 35

4 圆柱螺旋拉伸弹簧 37

4.1 圆柱螺旋拉伸弹簧计算公式 37

4.2 圆柱螺旋拉伸弹簧计算示例 38

4.3 圆柱螺旋拉伸弹簧的拉力调整结构 41

4.4 圆柱螺旋拉伸弹簧应用实例 42

5 圆柱螺旋扭转弹簧 44

5.1 圆柱螺旋扭转弹簧计算公式 44

5.2 圆柱螺旋扭转弹簧计算示例 45

5.3 圆柱螺旋扭转弹簧安装及结构示例 46

5.4 圆柱螺旋扭转弹簧应用实例 47

6 圆柱螺旋弹簧制造精度、极限偏差及技术要求 48

6.1 冷卷圆柱螺旋压缩弹簧制造精度及极限偏差 48

6.2 冷卷圆柱螺旋拉伸弹簧制造精度及极限偏差 48

6.3 热卷圆柱螺旋弹簧制造精度及极限偏差 49

6.4 冷卷圆柱螺旋扭转弹簧制造精度及极限偏差 50

6.5 圆柱螺旋弹簧的技术要求 51

7 矩形截面圆柱螺旋压缩弹簧 51

7.1 矩形截面圆柱螺旋压缩弹簧计算公式 52

7.2 矩形截面圆柱螺旋压缩弹簧有关参数的选择 53

7.3 矩形截面圆柱螺旋压缩弹簧计算示例 54

第3章 截锥螺旋弹簧 56

1 截锥螺旋弹簧的结构形式及特性 56

2 截锥螺旋弹簧的分类 56

3 截锥螺旋弹簧的计算公式 57

4 截锥螺旋弹簧的计算示例 59

5 截锥螺旋弹簧应用实例 60

第4章 蜗卷螺旋弹簧 62

1 蜗卷螺旋弹簧的特性曲线 62

2 蜗卷螺旋弹簧的材料及许用应力 62

3 蜗卷螺旋弹簧的计算公式 62

4 蜗卷螺旋弹簧的计算示例 64

4.1 等螺旋角蜗卷螺旋弹簧的计算 64

4.2 等节距蜗卷螺旋弹簧的计算 66

4.3 等应力蜗卷螺旋弹簧的计算 68

第5章 多股螺旋弹簧 69

1 多股螺旋弹簧的结构、特性及用途 69

2 多股螺旋弹簧的材料及许用应力 69

3 多股螺旋弹簧的参数选择 70

4 多股螺旋压缩、拉伸弹簧设计主要公式 70

5 多股螺旋压缩、拉伸弹簧几何尺寸计算 72

6 多股螺旋压缩弹簧计算示例 73

第6章 碟形弹簧 76

1 碟形弹簧的特点与应用 76

2 碟簧（普通碟簧）的分类及系列 76

3 碟形弹簧的计算 79

3.1 单片碟形弹簧的计算公式 79

3.2 单片碟形弹簧的特性曲线 81

3.3 组合碟形弹簧的计算公式 81

4 碟形弹簧的材料及许用应力 82

4.1 碟形弹簧的材料 82

4.2 许用应力及极限应力曲线 83

4.2.1 载荷类型 83

4.2.2 静载荷作用下碟簧的许用应力 83

4.2.3 变载荷作用下碟簧的疲劳极限 83

5 碟形弹簧的技术要求 84

5.1 导向件 84

5.2 碟簧参数的公差和偏差 84

5.3 簧表面的粗糙度 85

5.4 碟簧成形后的处理 85

6 碟形弹簧计算示例 85

7 碟形弹簧工作图 88

8 碟形弹簧应用实例 88

第7章 开槽碟形弹簧 90

1 开槽碟形弹簧的特性曲线 90

2 开槽碟形弹簧设计参数的选择 90

3 开槽碟形弹簧的计算公式 91

4 开槽碟形弹簧计算示例 92

第8章 膜片碟簧 95

1 膜片碟簧的特点及用途 95

2 膜片碟簧参数的选择 96

3 膜片碟簧的基本计算公式 97

4 膜片碟簧的计算方法 98

5 膜片碟簧的技术条件 98

第9章 环形弹簧 99

1 环形弹簧的特性曲线 99

2 环形弹簧的材料和许用应力 100

3 环形弹簧设计参数选择 100

4 环形弹簧计算公式 100

5 环形弹簧计算示例 102

6 环形弹簧应用实例 103

7 环形弹簧的技术要求 103

第10章 片弹簧 104

1 片弹簧的结构与用途 104

2 片弹簧材料及许用应力 105

3 片弹簧计算公式 105

4 片弹簧计算示例 107

5 片弹簧技术要求 108

6 片弹簧应用实例 108

第11章 板弹簧 110

1 板弹簧的类型和用途 110

2 板弹簧的结构 110

2.1 弹簧钢板的截面形状 110

2.2 主板的端部结构 111

2.3 副板端部结构 112

2.4 板弹簧中部的固定结构 113

2.5 板弹簧两侧的固定结构 13

3 板弹簧材料及许用应力 14

3.1 板弹簧材料及力学性能 14

3.2 许用弯曲应力 14

4 板弹簧设计与计算 14

4.1 板弹簧的近似计算公式 14

4.2 板弹簧的设计计算公式 15

4.2.1 叶片厚度、宽度及数目的计算 16

4.2.2 各叶片长度的计算 16

4.2.3 板弹簧的刚度计算 18

4.2.4 板弹簧在自由状态下弧高及曲率半径的计算 19

4.2.5 叶片在自由状态下曲率半径及弧高的计算 19

4.2.6 装配后的板弹簧总成弧高的计算 19

4.2.7 板弹簧元件的强度验算 119

5 板弹簧的技术要求 121

6 板弹簧计算示例 122

6.1 叶片厚度、宽度及数目的计算 122

6.2 叶片长度的计算 123

6.3 板弹簧的刚度 124

6.4 板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径 124

6.5 叶片预应力的确定 124

6.6 装配后板弹簧总成弧高及曲率半径的计算 125

6.7 板弹簧各叶片应力的计算 126

6.8 板弹簧工作图 126

7 板弹簧应用实例 128

第12章 发条弹簧 129

1 发条弹簧的类型、结构及应用 129

2 螺旋形发条弹簧 131

2.1 发条弹簧的工作特性 131

2.2 螺旋形发条弹簧的计算公式 131

2.3 发条弹簧材料 132

2.4 发条弹簧设计参数的选取 133

2.5 螺旋形发条弹簧计算示例 133

2.6 带盒螺旋形发条弹簧典型结构及应用实例 135

3 S形发条弹簧 135

3.1 S形发条弹簧计算公式 135

3.2 S形发条弹簧计算示例 136

第13章 游丝 138

1 游丝的类型及用途 138

2 游丝的材料 138

3 游丝的计算公式 139

4 游丝参数的选择 139

5 游丝的尺寸系列 140

6 游丝座的尺寸系列 141

7 游丝的技术要求 141

8 游丝端部固定型式 141

9 游丝计算示例 142

10 游丝的应用实例 142

第14章 扭杆弹簧 144

1 扭杆弹簧的结构、类型及应用 144

2 扭杆弹簧的材料和许用应力 145

3 扭杆弹簧的计算公式 145

4 扭杆弹簧的端部结构和有效长度 147

4.1 扭杆弹簧的端部结构 147

4.2 扭杆弹簧的有效工作长度 148

5 扭杆弹簧的技术要求 148

6 扭杆弹簧计算示例 148

7 扭杆弹簧应用实例 149

第15章 弹簧的特殊处理及热处理 151

1 弹簧的特殊处理 151

1.1 弹簧的立定处理和强压处理 151

1.1.1 立定处理 151

1.1.2 加温立定处理 151

1.1.3 强压（扭）处理 152

1.1.4 加温强压（扭）处理 153

1.2 弹簧的喷丸处理 153

1.2.1 喷丸处理的目的 153

1.2.2 喷丸设备及弹丸 153

1.2.3 弹丸种类及喷丸强度 154

1.2.4 喷丸处理后的回火 154

1.2.5 喷丸处理对弹簧其他性能的影响 154

2 弹簧的热处理 154

2.1 弹簧热处理目的、要求和方法 154

2.2 预备热处理 155

2.2.1 常用碳素弹簧钢和合金弹簧钢的预备热处理工艺 155

2.2.2 不锈弹簧钢的预备热处理工艺 155

2.2.3 铜合金弹簧材料的预备热处理 155

2.3 消应力回火 155

2.3.1 常用弹簧钢材料消应力回火处理规范 155

2.3.2 消应力回火温度对弹簧力学性能的影响 156

2.3.3 消应力回火的温度和保温时间对拉伸弹簧初拉力的影响 157

2.4 淬火和回火 157

2.4.1 常用弹簧材料的淬火和回火处理规范 157

2.4.2 淬火和回火处理的注意事项 157

2.5 等温淬火 158

2.5.1 等温淬火的目的 158

2.5.2 常用弹簧钢的等温淬火工艺 158

2.6 不锈弹簧钢的热处理 158

2.6.1 不锈钢热处理的方法与选择 158

2.6.2 不锈弹簧钢的固溶热处理 159

2.6.3 奥氏体不锈弹簧钢稳定化回火处理 159

2.6.4 马氏体不锈弹簧钢的热处理 159

2.6.5 沉淀硬化不锈弹簧钢的热处理 160

2.7 铜合金弹簧材料的热处理 160

2.7.1 锡青铜的热处理 160

2.7.2 铍青铜的热处理 161

2.7.3 硅青铜线的热处理 161

2.8 热处理对弹簧外形尺寸的影响 161

第16章 橡胶弹簧 163

1 橡胶弹簧的特点与应用 163

2 橡胶弹簧材料 163

2.1 橡胶材料的剪切特性 164

2.2 橡胶材料的拉压特性 164

2.3 橡胶材料的剪切弹性模量G及弹性模量E 164

2.4 橡胶弹簧的表观弹性模量Ea 164

3 橡胶弹簧的许用应力及许用应变 165

4 橡胶弹簧的计算公式 165

4.1 橡胶压缩弹簧计算公式 165

4.2 橡胶压缩弹簧的稳定性计算公式 166

4.3 橡胶剪切弹簧计算公式 166

4.4 橡胶扭转弹簧计算公式 167

4.5 橡胶弯曲弹簧计算公式 168

4.6 橡胶组合弹簧计算公式 169

4.7 橡胶弹簧不同组合型式的刚度计算 170

5 橡胶弹簧的计算示例 171

6 橡胶弹簧的应用实例 173

第17章 橡胶-金属螺旋复合弹簧（简称复合弹簧） 175

1 橡胶-金属螺旋复合弹簧的优点 175

2 橡胶-金属螺旋复合弹簧的结构型式 175

3 橡胶-金属螺旋复合弹簧的设计 176

3.1 模具设计 176

3.2 金属螺旋弹簧设计 177

3.3 橡胶弹簧设计 177

4 橡胶-金属螺旋复合弹簧的主要计算公式 177

5 橡胶-金属螺旋复合弹簧尺寸系列 178

6 橡胶-金属螺旋复合弹簧的选用 179

7 橡胶-金属螺旋复合弹簧的技术要求 179

8 复合弹簧应用实例 179

第18章 空气弹簧 180

1 空气弹簧的特点 180

2 空气弹簧的类型 180

2.1 囊式空气弹簧 180

2.2 约束膜式空气弹簧 180

2.3 自由膜式空气弹簧 181

3 空气弹簧的刚度计算 181

3.1 空气弹簧垂直刚度计算 182

3.2 空气弹簧横向刚度计算 183

3.2.1 囊式空气弹簧 183

3.2.2 膜式空气弹簧 184

4 空气弹簧计算示例 185

5 德国CONTI空气弹簧系列 185

6 空气弹簧的应用实例 186

第19章 膜片 189

1 膜片的类型与用途 189

2 膜片材料及性能 190

3 平膜片的设计计算 190

3.1 小位移平膜片的计算公式 190

3.2 大位移平膜片的计算公式 191

4 平膜片计算示例 192

5 波纹膜片的计算公式 193

6 波纹膜片计算示例 194

7 膜片尺寸系列 197

8 膜盒尺寸系列 198

9 膜片应用实例 200

第20章 波纹管 201

1 波纹管的类型与用途 201

2 波纹管的材料 202

3 无缝波纹管计算公式 202

4 波纹管计算示例 208

5 波纹管尺寸系列 209

5.1 型式及材料 209

5.2 波纹管尺寸和基本参数 209

6 波纹管应用实例 214

第21章 压力弹簧管 215

1 压力弹簧管的类型与用途 215

2 压力弹簧管的材料 216

3 压力弹簧管计算公式 216

4 压力弹簧管计算示例 217

5 压力弹簧管的尺寸系列 218

参考文献 220