介绍拉伸弹簧和压缩弹簧的基本参数计算方法

第 15 章弹簧组件

15.1 弹簧元件的功能和类型

弹簧在受外力作用后能产生较大的弹性变形，在机械设备中广泛用作弹性元件。弹簧的主要作用是：1）控制机构的运动或零件的位置，如凸轮机构、离合器、阀门和各种调速器中的弹簧；2）缓冲和减振，如车辆用弹簧和各种缓冲器弹簧；3）储存能量，如钟表、仪器中的发条；4）测力，如弹簧秤中的弹簧。

弹簧有很多种。从外观上看碟形弹簧计算软件，有螺旋弹簧、环形弹簧、碟形弹簧、扁涡形弹簧和板簧。

螺旋弹簧由金属丝（棒）绕成螺旋线制成，由于易于制造碟形弹簧计算软件，因此使用最广泛。按其形状可分为：圆柱形（下图中a、b、d）、圆锥台（下图c）等。按载荷情况可分为拉簧（ a)、压簧(下图b、c)和扭力弹簧(下图d)。

环形弹簧（下图中的a）和碟形弹簧（下图中的b）都是压缩弹簧。在工作过程中，部分能量消耗在线圈之间的摩擦上，因此具有较高的缓冲和吸振能力，多用于重载机械缓冲器。

平面涡卷弹簧或螺旋弹簧（下图中的c），其轴向尺寸很小，常被用作仪器和手表的储能装置。

钢板弹簧（下图中的d）由许多长短不一的钢板组成，主要用作各种车辆的减振装置。

本章主要介绍圆柱螺旋拉压弹簧的结构和设计。

15.2 圆柱螺旋拉伸和压缩弹簧的应力和变形

1、弹簧应力

圆柱螺旋拉伸和压缩弹簧的外载荷（轴向力）沿弹簧轴线作用，它们的应力和变形计算相同。现以圆柱螺旋压缩弹簧为例进行分析。

左下图显示了圆柱形螺旋压缩弹簧。轴向力 F 作用在弹簧的轴线上。弹簧丝截面为圆形，直径为d，弹簧中径为D2，螺旋角为a。一般来说，弹簧的圈数