一. 弹簧按工作特点分为三组 二. Ⅰ组：受动负荷(即受力忽伸忽缩,次数很多)的弹簧,而且当弹簧损坏后将引起整个机构发
生故障.例如:发动机的阀门弹簧、摩擦离合器弹簧、电磁制动器弹簧等。 三. Ⅱ组：受静负荷或负荷均匀增加的弹簧，例如安全阀和减压阀的弹簧，制动器和传动装置
的弹簧等。 四. Ⅲ组：不重要的弹簧，例如止回阀弹簧手动装置的弹簧，门弹簧和沙发弹簧等。 五. 按照制造精度分为三级 六. 1级精度：受力变形量偏差为±5%的弹簧，例如调速器和仪器等需要准确调整的弹簧。 七. 2级精度：受力变形量偏差为±10%的弹簧，例如安全阀、减压阀和止回阀弹簧，内燃机
进气阀和排气阀的弹簧。 八. 3级精度：受力变形量偏差为±15%的弹簧，不要求准确调整负荷的弹簧，象起重钩和缓
冲弹簧、刹车或联轴器压紧弹簧等。 九. 名词和公式
1。螺旋角：也叫“升角”，计算公式是: 螺旋角的正切tg??t; 式中:t---弹簧的节距; D2---中径。 ?D2一般压缩弹簧的螺旋角α=6~9°左右; 2。金属丝的展开长L=
?D2n1≈?D2n+钩环或腿的展开长； cos?式中：n1=弹簧的总圈数； n=弹簧的工作圈数。
C?3。弹簧指数：是弹簧中径D2与金属丝直径d的比，又叫“旋绕比”，用C来代表，即：
D2； d在实用上C≥4，太小了钢丝变形很厉害，尤其受动负荷的弹簧，钢丝弯曲太厉害时使用寿命就短。
但C也不能太大，最大被限制于C≤25。C太大，弹簧本身重量在巨大的直径上不断地颤动而发生摇摆，同时缠绕以后容易松开，直径难于掌握。一般C=4~9。 弹簧指数C可按下表选取。
表 弹簧指数C选择 d(毫米) 0.2~0.4 0.45~1 1.1~2.2 2.5~6 7~16 18~24 C?D2 d7~14 5~12 5~10 4~10 4~8 4~6 4．用弹簧应力计算公式的时候，还要考虑金属丝弯曲的程度对应力的影响，而加以修正。这影响强度计算的弯曲程度，叫“曲度系数”，分别用下式表示：
4C?10.615?压、拉弹簧曲度系数 k?；
4C?4C4C?1扭转弹簧曲度系数 k1?；
4C?4为了便于计算，根据上面两个公式算出K和K1值，列成表2：
曲度系数K和K1表
1
C? D2d4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10 12 1.11.14 2 1.01.08 7 14 1.06 1.06 1.41.31.31.21.21.21.21.21.11.11.11.10 5 1 8 5 3 1 0 8 7 6 5 1.21.21.11.11.11.11.11.11.11.11.01.0K1 5 0 9 7 5 4 3 2 1 0 9 9 5.计算扭转弹簧刚度时，主要是受弯曲应力。因此，使用的是弹性模数E。 K 钢的E=2.1?104（公斤力/毫米2）； 铜的E=0.95?104（公斤力/毫米2）。
6．计算压缩、拉伸弹簧时，主要是受剪切应力。因此使用的是剪切弹性模数G。
2
钢的剪切弹性模数G≈8000（公斤力/毫米）； 青铜的剪切弹性模数G≈4000（公斤力/毫米2）。 7．工作圈数和支承圈
工作圈的作用是使弹簧沿轴线伸缩，是实际参加工作的圈数，又叫“有效圈数”，用n来表示。 支承圈的功用，是用来保证压缩压缩弹簧在工作时轴线垂直于支承端面，但并不参加弹簧工作。因此，压缩弹簧的两端至少各要3/4圈拼紧，并磨平作为支承面。磨薄后的钢丝厚度约为1/4d，尾部和工作圈贴紧。
重要的压缩弹簧，两端的结束点要在相反的两边，以使受力均匀。所以一般压缩弹簧的总圈数多带有半圈的，如62圈、101圈等。
32压缩弹簧的工作圈是从按计算的螺旋角卷制时算起，而拉伸弹簧是从钩的弯曲处开始计算。
压缩弹簧必须有支承圈，扭簧和拉伸簧由于两端有腿或钩环，所以没有支承圈。 选择压缩弹簧工作圈的要点是：
必须考虑到安装地位的限制和稳定性，圈数不要太多，同时也要考虑到受力均匀和能耐冲击疲劳，因此圈数也不能太少。在一般情况下，压缩弹簧工作圈数选择是：
在不重要的静负荷作用下，n≥2.5圈，经常受负荷或要求受力均匀时n≥4圈，而安全阀弹簧对受力均匀的要求很严格，所以n≥6圈。至于受动负荷如排气阀弹簧，也要求n≥6圈。 n≥7圈的弹簧，两头的支承圈数要适当加多，但每边不超过11圈。因此，总圈数为：
4n1?n??1.5~2.5?。
8．刚度与弹簧指数、圈数的关系
压、拉弹簧的刚度是指产生1毫米的变形量所需要的负荷。扭转弹簧的“扭转刚度”是指扭转1°所需要的力矩。刚度越大，弹簧越硬。
我们知道，弹簧钢丝直径d越粗，而材料的G或E越大时，弹簧刚度或扭转刚度也越大；相反的，中径D2越大或工作圈数n越多时，弹簧刚度也越小。因此它们的关系是：
Gd4压、拉弹簧的刚度P?，（公斤力/毫米）； 38D2n`Ed4扭转弹簧的扭转刚度M?，（公斤力2毫米/度）。
3664D2n` 2
9.单圈变形量
在负荷P作用下,压缩、拉伸弹簧一圈的变形量，叫“单圈变形量”，用f表示。如果已知单圈变形量f，就可以求出总变形量F=fn。
38PD2n总变形量F的计算公式是：F?，（毫米）； 4Gd38PD2将n=1代入，便得压、拉弹簧的单圈变形量f?，（毫米）。 4Gd单圈变形量的用处很大，它可以作为比较计算的基础。
10．抗拉极限强度?b；允许弯曲工作应力???，扭转弹簧的受力，主要是弯曲应力，所以应计算???值；压、拉弹簧在工作时所产生的应力主要是扭转应力，在极限负荷P3作用下所产生的应力，叫“允许扭转极限应力”，以?来表示；在工作负荷P2作用下所产生的应力叫“允许扭转工作应力，用???来表示。
计算代号表3 参 数 名 称 代 号 直径 金属丝或轧材直径 d 弹簧内径 D1 弹簧中径 D2 弹簧外径 D 负荷 P 允许极限负荷 P3 最大工作负荷 P2 最小工作负荷 P1 愈加负荷 P0 允许极限扭矩 M3 最大工作扭矩 M2 最小工作扭矩 M1 应力 扭转应力 τ0 允许扭转极限应力 τ 允许扭转工作应力 [τ] 允许弯曲极限应力 σ 允许弯曲工作应力 [σ] 高度（长度） 自由高度或长度 H 极限负荷下的高度或长度 H3 最大工作负荷下的高度或长度 H2 最小工作负荷下的高度或长度 H1 展开长 L
3
单 位 (毫米) (毫米) (毫米) (毫米) （公斤） （公斤） （公斤） （公斤） （公斤） （公斤力/毫米） （公斤力/毫米） （公斤力/毫米） (公斤力/毫米2) (公斤力/毫米2) (公斤力/毫米2) (公斤力/毫米2) (公斤力/毫米2) （毫米） （毫米） （毫米） （毫米） （毫米） 节距 间距 工作圈数 总圈数 螺旋角 变形量 极限负荷下的变形量 最大工作负荷下的变形量 最小工作负荷下的变形量 极限负荷下单圈的变形量 最大工作负荷下单圈的变形量 最小工作负荷下单圈的变形量 极限扭矩下的扭转角 最大工作扭矩下的扭转角 最小工作扭矩下的扭转角 工作行程 工作扭转角 系数 弹簧指数（旋绕比） 压缩、拉伸弹簧的曲度系数 扭转弹簧的曲度系数 模数 剪切弹性模数 弹性模数 比值 刚度（产生1毫米的变形量所需的负荷） 扭转刚度（扭转1°所需的力矩） T δ n n1 α F F3 F2 F1 f3 f2 f1 ?3 ?2 ?1 H ? C K K1 G E P` M` （毫米） （毫米） 圈 圈 度 （毫米） （毫米） （毫米） （毫米） （毫米） （毫米） （毫米） 度 度 度 （毫米） 度 （公斤力/毫米2） （公斤力/毫米2） 公斤力/毫米 公斤力2毫米/度 四．弹簧材料和允许工作应力的确定 1．材料分类和性能，根据化学成分来分，弹簧钢大致分为几种，它的性能如下：
优质碳素钢（例如正、中、高级碳素弹簧钢丝）是廉价的弹簧钢，有相当好的耐疲劳强度。但是，如果含碳太高，在热处理时表面容易脱碳。此外，它不能在大于120°C的温度下正常工作。
低锰钢（例如60Mn）价廉、脱碳少，但淬火后容易产生裂缝和热脆。
硅钢（例如60Si2Mn）来源比较广，容易热处理，可淬性高，缺点是表面容易脱碳，而且容易石墨化。
铬钒钢（例如50CrVA）是耐疲劳和抗冲击最好的弹簧钢，有很高的机械性能，并能在400°C以下工作，但价格比较贵，使用上受到限制。 不锈钢、青铜或锡锌青铜，有耐腐蚀的特点，所以在化学工业中多数都采用这种材料的弹簧，但是由于青铜类的材料不易热处理和机械性能差，所以一般机械都尽量避免采用这种弹簧材料。
在卷绕工艺上，弹簧材料可分为下面两中：
4
一种是冷绕的弹簧材料：当钢丝直径d≤8毫米时，一般都采用冷绕，因为有些弹簧钢丝经制造厂用特殊方法热处理后冷拉而成（例如琴钢丝或正、中、高级碳素弹簧钢丝）强度很高，冷绕后不必再淬火，但必须进行低温回火，以消除内应力（青铜丝也要采用冷绕后进行低温回火）。但是有的弹簧钢丝（例如60Si2Mn）在出厂的时候没有经过热处理，冷卷成弹簧后，必须进行淬火和回火。
另一种是热卷弹簧材料：凡钢丝直径d＞8毫米的，或弹簧指数C特别小的弹簧，或者是某些合金弹簧钢丝（例如60Si2Mn、50CrVA等），直径虽然不很大，但由于钢丝太硬，不容易冷绕，也应该用热绕的方法制成弹簧，然后再进行淬火和回火。
弹簧材料特性和允许工作应力的确定表，表4 说明 3—1 4—3 60 50 1．表材料牌号 正 中 高 65Mn 4Cr13 硅锰 锡锌 Si2Mn CrVA 中金青铜 青铜 属丝金直径0.3~0.3~0..50..5属 d栏8 8 ~6 ~6 直径 毫丝 内的d 米 棒超过超过超过超过空格 料 50 50 50 50 表示我国Ⅰ、Ⅱ、尚无Ⅲ组的相应允许扭0.50.50.5转极限50 75 45 45 40 部颁σb σb σb 标准应力τ的尺或Ⅲ组寸规的[τ] 格。 允Ⅰ0.30.30.330 45 27 27 24 2．表许组 σb σ σ bb机 中青扭械 铜金转性 属丝工能 直径作Ⅱ0.40.40.4 40 60 36 36 32 的尺应组 σb σ σ bb（公寸范力斤力/围系[τ毫米根据] 2） 冶金允0.370.370.37许Ⅰ 5 5 5 37．5 56．2 33．7 33．7 30 工业部弯σb σb σb 1959曲0.50.50.5Ⅱ 50 75 45 45 40 年产工σb σb σb 品目作0.620.620.62录列应Ⅲ 5 5 5 62．5 93．7 56．2 56．2 50 入，力σb σb σb 超过[σ
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