20.1.1弹簧功能 弹簧是通过其自身产生较大弹性变形进行工作的一种弹性元件。在各类机器中的应用十分广泛。其主要功用是: 1)控制机械的运动,例如内燃机中控制气缸阀门启闭的弹簧、离合器中的控制弹簧(见图a); 2)吸收振动和冲击能量,例如各种车辆中的减振弹簧(见图b)及各种缓冲器的弹簧等; 20.2.1弹簧材料 为了保障弹簧能够可靠地工作,其材料除应满足具有较高的强度极限和屈服极限外,还必须具有较高的弹性极限、疲劳极限、冲击韧性、塑性和良好的热处理 工艺性等。表20-2 列出了几种主要弹簧材料及其使用性能。实践中应用最广泛 的就是弹簧钢,其品种又有碳素弹簧钢、低锰弹簧钢、硅锰弹簧钢和铬钒钢等。 图20-2 给出了碳素弹簧钢丝的抗拉强度极限。 图20-2碳素钢丝直径与强度的关系 表20-2 主要弹簧材料及其许用应力 注:1.按受力循环次数N不同,弹簧分为三类:类N>106;类N=103~ 105 以及受冲击载荷的场合;类N4mm 取下限。 表20-2 主要弹簧材料及其许用应力 20.2.2弹簧材料选择 弹簧材料选择必须充分考虑到弹簧的用途、重要程度与所受的载荷性质、大小、循环特性、工作温度、周围介质等使用条件,以及加工、热处理和经济性等因素, 以便使选择结果与实际要求相吻合。钢是最常用的弹簧材料。当受力较小而又要 求防腐蚀、防磁等特性时,可以采用有色金属。此外,还有用非金属材料制做的 弹簧,如橡胶、塑料、软木及空气等。 20.2.3 弹簧制造 (1)冷卷法:簧丝直径d8mm的采用冷卷法绕制。冷态下卷绕的弹簧常用冷拉并经预先热处理的优质碳素弹簧钢丝,卷绕后一般不再进行淬火处理,只须低 温回火以消除卷绕时的内应力。 (2)热卷法:簧丝直径较大(d>8mm)的弹簧则用热卷法绕制。在热态下卷制的弹簧,卷成后必须进行淬火、中温回火等处理。 对于重要的弹簧,还要进行工艺检验和冲击疲劳等试验。为提高弹簧的承载能力,可将弹簧在超过工作极限载荷下进行强压处理,以便在簧丝内产生塑性变形 和有益的残余应力,由于残余应力的符号与工作应力相反,因而弹簧在工作时的 最大应力(见左图所示)比未经强压处理的弹簧小。 20.3.1弹簧特性曲线 20.3.1弹簧特性曲线 1、定义:表征弹簧载荷F、T与其变形l 之间关系的曲线,称为弹簧特性线。 2、载荷与变形:对于受压或受拉的弹簧,载荷指压力或拉力,变形