彈簧

彈簧

彈簧是一種利用彈性來工作的機械零件。用彈性材料製成的零件在外力作用下發生形變,除去外力後又恢復原狀。亦作" 彈簧 "。一般用彈簧鋼製成。彈簧的種類復雜多樣,按形狀分,主要有螺旋彈簧、渦卷彈簧、板彈簧、異型彈簧等。

  • 中文名稱
    彈簧
  • 外文名稱
    Spring
  • 截面面積
    彈簧材料截面面積(mm²)
  • 分    類
    螺旋、渦卷、板彈簧、異型
  • 材    料
    彈性材料製成的零件在外力作用下
  • 彈簧絲直徑
    製造彈簧的鋼絲直徑

基本簡介

彈簧隻是個蓄能器,它有儲存能量的功能,但不能慢慢地把能量釋放出來,要實現慢慢釋放這一功能應該靠“彈

彈簧

簧+大傳動比機構”實現,常見于機械表。彈簧很早很早之前就有套用了,古代的弓和弩就是兩種廣義上的彈簧。

彈簧的發明家嚴格意義上應該是英國科學家胡克(RobertHooke),雖然那時螺旋壓縮彈簧已經出現並廣泛使用,但胡克提出了“胡克定律”——彈簧的伸長量與所受的力的大小成正比,正是根據這一原理,1776年,使用螺旋壓縮彈簧的彈簧秤問世。

不久,根據這一原理製作的專供鍾表使用的彈簧也被胡克本人發明出來。而符合“虎克定律”的彈簧才是真正意義上的彈簧。碟形彈簧是法國人貝勒維爾發明的,是用金屬板料或鍛壓坯料而成的截錐形截面的墊圈式彈簧。在近代工業出現之後,除了碟形彈簧之外還出現了氣彈簧、橡膠彈簧、渦卷彈簧、模具彈簧、不銹鋼彈簧、空氣彈簧、記憶合金彈簧等新型彈簧。

主要功能

①控製機械的運動,如內燃機中的閥門彈簧、離合器中的控製彈簧等。

②吸收振動和沖擊能量,如汽車、火車車廂下的緩沖彈簧、聯軸器中的吸振彈簧等。

③儲存及輸出能量作為動力,如鍾表彈簧、槍械中的彈簧等。

④用作測力元件,如測力器、彈簧秤中的彈簧等。彈簧的載荷與變形之比稱為彈簧剛度,剛度越大,則彈簧越硬。

彈簧是機械和電子行業中廣泛使用的一種彈性元件,彈簧在受載時能產生較大的彈性變形,把機械功或動能轉化為變形能,而卸載後彈簧的變形消失並回復原狀,將變形能轉化為機械功或動能

行業需求格局

對于彈簧行業來說,長期以來形成了低檔普通彈簧供過于求,高檔產品(高強度、高應力、異性件、特種材料)供不應求的被動情勢。目前,我國彈簧行業的產量已趨于飽和,據專家統計現在我國彈簧年生產量已達40億件,各類彈簧產品共有21個大類,1600多個品種,主要有氣門彈簧、懸架彈簧、膜片彈簧、減震彈簧、液壓彈簧、油泵彈簧、碟形彈簧、高溫彈簧、卡簧、拉簧、扭簧、壓簧、渦卷簧以及異性彈簧等。[1]

彈簧行業在“八五”、“九五”期間發展是比較快的,尤其是上海、天津、廣州、山東、長春、重慶等地區發展較快,其他地區也有不同程度的發展,總的來說比其他行業要好一些。從現在的情勢看,汽車、機車、助動車、內燃機、電氣、儀器等還要發展,這些行業的發展將會帶動彈簧行業的發展。

面對巨觀經濟情勢,行業長期積累形成的產品質量低、組織結構松散、開發能力弱的矛盾進一步脫出,從深層次挖掘,主要是市場、體製和機製方面的問題。

產業洞察研究員認為,隨著國民經濟由賣方市場向買方市場的轉變,一些深層次的矛盾,尤其是多年來積累起來的結構性矛盾日益突出。當前產業結構不合理表現為:部分行業生產能力過剩,產品結構不合理;技術結構不合理,主要產業裝備水準低;企業組織規模小而散,缺乏競爭實力和優勢,區域結構趨同,未能體現比較優勢和協作效益。

主要分類

按受力性質,彈簧可分為拉伸彈簧、壓縮彈簧、扭轉彈簧和彎曲彈簧,按形狀可分為碟形彈簧、環形彈簧、板彈簧、螺旋彈簧、截錐渦卷彈簧以及扭桿彈簧等,按製作過程可以分為冷卷彈簧和熱卷彈簧。普通圓柱彈簧由于製造簡單,且可根據受載情況製成各種型式,結構簡單,故套用最廣。彈簧的製造材料一般來說應具有高的彈性極限、疲勞極限、沖擊韌性及良好的熱處理性能等,常用的有碳素彈簧鋼、合金彈簧鋼、不銹彈簧鋼以及銅合金、鎳合金和橡膠等。彈簧的製造方法有冷卷法和熱卷法。彈簧絲直徑小于8毫米的一般用冷卷法,大于8毫米的用熱卷法。有些彈簧在製成後還要進行強壓或噴丸處理,可提高彈簧的承載能力。

根據《中國彈簧製造行業產銷需求與投資預測分析報告前瞻》[1]統計,彈簧可以分為以下7類:

1、螺旋彈簧即扭轉彈簧,是承受扭轉變形的彈簧,它的工作部分也是密繞成螺旋形。扭轉彈簧端部結構是加工成各種形狀的扭臂,而不是勾環。2、拉伸彈簧是承受軸向拉力的螺旋彈簧。在不承受負荷時,拉伸彈簧的圈與圈之間一般都是並緊的沒有間隙。3、壓縮彈簧是承受向壓力的螺旋彈簧,它所用的材料截面多為圓形,也有用矩形和多股鋼縈卷製的,彈簧一般為等節距的,壓縮彈簧的形狀有:圓柱形、圓錐形、中凸形和中凹形和少量的非圓形等,壓縮彈簧的圈與圈之間會有一定的間隙,當受到外載荷的時候彈簧收縮變形,儲存變形能。4、扭力彈簧利用杠桿原理,通過對材質柔軟、韌度較大的彈性材料扭曲或旋轉,使之具有極大的機械能。5、漸進型彈簧,這種彈簧採用了粗細、疏密不一致的設計,好處是在受壓不大時可以通過彈性系數較低的部分吸收路面的起伏,保證乘坐舒適感,當壓力增大到一定程度後較粗部分的彈簧起到支撐車身的作用,而這種彈簧的缺點是操控感受不直接,精確度較差。6、線性彈簧,線性彈簧從上至下的粗細、疏密不變,彈性系數為固定值。這種設計的彈簧可以使車輛獲得更加穩定和線性的動態反應,有利于駕駛者更好的控製車輛,多用于性能取向的改裝車與競技性車輛,壞處當然是舒適性受到影響。7、短彈簧短彈簧相比原廠彈簧要短一些,而且更加的粗壯,安裝短彈簧,能夠有效降低車身重心,減少過彎時產生的側傾,使過彎更加穩定、順暢,提升車輛彎道操控性。而原廠減震器的阻尼設定偏向舒適,所以短彈簧和原廠減震器在配合上不是很穩定,它不能夠有效的抑製短彈簧的回彈和壓縮,行駛在顛簸路面時,會有一種不適的跳躍感,長此以往,減震器的壽命會大大減短,而且還有可能出現漏油的情況。當然以上這些狀況都是相對而言,日常行駛的話不會有這麽嚴重的損壞,而且盡量不要激烈駕駛,畢竟原廠減震器承受不了高負荷的壓力。

彈簧介紹

什麽是扭力彈簧

扭力彈簧(扭簧)利用杠桿原理,通過對材質柔軟、韌度較大的彈性材料的扭曲或旋轉,使之具有極大的機械能。是 承受扭轉變形的彈簧,它的工作部分也是各圈或是緊密圍繞或是分開圍繞。扭轉彈簧的端部結構是加工成各種形狀的扭臂,由單扭至雙扭,乃至各種扭桿之變形,得依設計成型。扭轉彈簧常用于機械中的平衡機構,在汽車、機床、電器等工業生產中廣泛套用。

彈簧

什麽是拉伸彈簧

拉伸彈簧(拉簧)是承受軸向拉力的螺旋彈簧,拉伸彈簧一般都用圓截面材料製造。在不承受負荷時,拉伸彈簧的圈 與圈之間一般都是並緊的沒有間隙。利用拉伸後的回彈力(拉力)工作,用以控製機件的運動、貯蓄能量、測量力的大小等,廣泛用于機器、儀表中。其鉤的形式有側鉤拉簧,長鉤拉簧,英式鉤拉簧,德式鉤拉簧,半圓鉤拉簧,鴨嘴鉤拉簧等等,其材料有不銹鋼、琴鋼、高碳鋼、磷銅、油回火合金彈簧鋼等。

彈簧

什麽是壓縮彈簧

壓縮彈簧(壓簧)是承受軸向壓力的螺旋彈簧,它所用的材料截面多為圓形,也有用矩形和多股鋼縈卷製的,彈簧一般 為等節距的,壓縮彈簧的形狀有:圓柱形、圓錐形、中凸形和中凹形以及少量的非圓形等,壓縮彈簧的圈與圈之間有一定的間隙,當受到外載荷時彈簧收縮變形,儲存變形能。

彈簧

彈簧分類

復合式彈簧,橡膠彈簧,螺旋彈簧,碟形彈簧,渦卷彈簧,板彈簧,扭桿彈簧,特種彈簧,流體介子彈簧,板狀彈簧,氮氣彈簧,環形彈簧,碟形彈簧,卷簧,模具彈簧,寶塔彈簧,地彈簧,波形彈簧,鋼板彈簧,壓縮彈簧,拉伸彈簧,錐形彈簧,特殊線圈彈簧,圈狀彈簧

製造設備

彈簧作為工業系統中的一個重要元件,有著很大的使用量,而且種類繁多,因此

彈簧

彈簧的製作有原始的手工製作,逐步走向自動化。

在中國九十年以前,彈簧行業隻有很少的專業生產彈簧的機械設備,隨著彈簧市場的越來越大,逐漸的專業彈簧設備企業也走進中國,如台灣的東北彈簧機械(EN僑鼎),光弘(KHM)等逐漸佔領了主流彈簧生產市場。東北的EN502萬能機,是採用專有的機械機構,方便快捷的生產各種彈簧,異型彈性元件。光弘的設備是生產壓簧和拉簧的高速設備。在國外也有很多專業彈簧設備製造商如瓦菲奧斯,MEC等。目前國內生產大型彈簧數控熱卷機還是空白。

製造公司

在近代工業化興起後,世界上每年都會興起了數以千計,甚至萬計的的彈簧製造商,隨著歷史的沉淀,許多彈簧製造商如同曇花一現,消失在歷史長河中,有的彈簧製造商經過一代人之後,遵循著不過三代的歷史規律而消失。但是在1857年開創的一家彈簧製造商卻一直發展到現在,並且成為全球最大的彈簧製造公司,引領著世界彈簧領域新產品的研發和生產,這家彈簧公司就是美國聯合彈簧公司,彈簧製造經營153年。

彈簧名稱

⑴彈簧絲直徑d:製造彈簧的鋼絲直徑。

⑵彈簧外徑D2:彈簧的最大外徑。

⑶彈簧內徑D1:彈簧的最小外徑。

⑷彈簧中徑D:彈簧的平均直徑。它們的計算公式為:D=(D2+D1)÷2=D1+d=D2-d

⑸t:除支撐圈外,彈簧相鄰兩圈對應點在中徑上的軸向距離成為節距,用t表示。

⑹有效圈數n:彈簧能保持相同節距的圈數。

⑺支撐圈數n2:為了使彈簧在工作時受力均勻,保證軸線垂直端面、製造時,常將彈簧兩端並緊。並緊的圈數僅起支撐作用,稱為支撐圈。一般有1.5T、2T、2.5T,常用的是2T。

⑻總圈數n1: 有效圈數與支撐圈的和。即n1=n+n2.

⑼自由高H0:彈簧在未受外力作用下的高度。由下式計算:H0=nt+(n2-0.5)d=nt+1.5d (n2=2時)

⑽彈簧展開長度L:繞製彈簧時所需鋼絲的長度。L≈n1 (ЛD2)2+n2 (壓簧) L=ЛD2 n+鉤部展開長度(拉簧)

⑾螺旋方向:有左右旋之分,常用右旋,圖紙沒註明的一般用右旋。

⑿ 彈簧旋繞比;中徑D與 鋼絲直徑d之比

常用單位

A——彈簧材料截面面積(mm²);當量彎曲剛度(N/mm);系數

a——距形截面材料垂直于彈簧軸線的邊長(mm);系數

B——平板的彎曲剛度(N/mm);系數

b——高徑比;距形截面材料平行于彈簧軸線的邊長(mm);系數

C——螺旋彈簧旋繞比;碟簧直徑比;系數

D——彈簧中徑(mm)

D1——彈簧內徑(mm)

D2——彈簧外徑(mm)

d——彈簧材料直徑(mm)

E——彈簧模量(MPa)

F——彈簧的載荷(N)

F’——彈簧的剛度

Fj——彈簧的工作極限載荷(N)

Fo——圓柱拉伸彈簧的初拉力(N)

Fr——彈簧的徑向載荷(N)

F’r——彈簧的徑向剛度(N/mm)

Fs——彈簧的試驗載荷(N)

f——彈簧的變形量(mm)

fj——工作極限載荷Fj下的變形量(mm)

fr——彈簧的靜變形量(mm)

fs——試驗載荷Fs下彈簧的變形量(mm);線性靜變形量(mm)

fo——拉伸彈簧對應于處拉力Fo的假設變形量(mm);膜片的中心變形量(mm)

G——材料的切變模量(MPa)

g——重力加速度,g=9800mm/s²

H——彈簧的工作高(長)度(mm)

Ho——彈簧的自由高(長)度(mm)

Hs——彈簧試驗載荷下的高(長)度(mm)

h——碟形彈簧的內載錐高度(mm)

I——慣性矩(mm4)

Ip——極慣性矩(mm4)

K——曲度系數;系數

Kt——溫度修正系數

ρ——材料的密度(kg/mm³)

σ——彈簧工作時的正應力(Mpa)

σb——材料抗拉強度(Mpa)

σj——材料的工作極限應力(Mpa)

σs——材料的抗拉屈服點(Mpa)

τ——彈簧工作時的切應力(Mpa)

k——系數

L——彈簧材料的展開長度(mm)

l——彈簧材料有效工作圈展開長度(mm);板彈簧的自由弦長(mm)

M——彎曲力矩(N·mm)

m——作用于彈簧上物體的質量(kg)

ms——彈簧的質量(kg)

N——變載荷迴圈次數

n——彈簧的工作圈數

nz——彈簧的支承圈數

n1——彈簧的總圈數

pˊ——彈簧單圈的剛度(N/mm)

R——彈簧圈的中半徑(mm)

R1——彈簧圈的內半徑(mm)

R2——彈簧圈的外半徑(mm)

r——阻尼系數

S——安全系數

T——扭矩;轉矩(N·mm)

Tˊ——扭轉剛度(N·mm /(º))

t——彈簧的節矩

tc——鋼索節距(mm)

U——變形能(N·mm);(N·mm·rad)

V——彈簧的體積(mm³)

v——沖擊體的速度(mm/s)

Zm——抗彎截面系數(mm³)

Zt——抗扭截面系數(mm³)

α——螺旋角(º);系數

β——鋼索擰角(º);圓錐半角(º);系數

δ——彈簧圈的軸向間隙(mm)

δr——組合彈簧圈的徑向間隙(mm)

ζ——系數

η——系數

θ——扭桿單位長度的扭轉角(rad)

κ——系數

μ——泊松比;長度系數

ν——彈簧的自振頻率(Hz)

Vr——彈簧所受變載荷的激勵頻率(Hz)

τb——材料的抗剪強度(Mpa)

τj——彈簧的工作極限切應力(Mpa)

τo——材料的脈動扭轉疲勞極限(Mpa)

τs——材料的抗扭屈服點(Mpa)

τ-1——材料的對稱迴圈扭轉疲勞極限(Mpa)

φ——扭轉變形角(º);(rad)

規定畫法

⑴在平行螺旋彈簧線的視圖上,各圈的輪廓線畫成直線。

⑵有效圈數在4圈以上的彈簧,可隻畫出其兩端1~2圈(不含支撐圈)。中間用通過彈簧鋼絲中心的點畫線連起來。

⑶在圖樣上,當彈簧的旋向不作規定時,螺旋彈簧一律畫成右旋,左旋彈簧也畫成右旋,但要註明“左”字。

套用領域

大多數材料都有不同程度的彈性,如果將其彎曲,便會以很大的力量恢復其原形。在人類歷史上,一定很早就註意到樹苗和幼樹的樹枝有很大的撓性,因為許多原始文化利用這一特徵,在特製的門後或籠子後楔上一根棍,或者用活結套在一根桿上向下拉;

一旦松開張力,這根棍或桿就會往回彈。他們就用這種辦法來捕捉飛禽走獸。實際上,弓就是按這種方式利用幼樹彈性的彈簧;先向後拉弓,然後撒手,讓其回彈。中世紀時,這種想法開始出現在機械上,如紡織機、車床、鑽機、磨面機和鋸。操作者用手或腳踏板給出下壓沖程,將工作機械往下拉,這時用繩索固定在機械上的一根桿彈回,產生往復運動。

彈性材料的抗扭性不壓于它的抗撓性。希臘帝國時期 (大概是公元前4世紀)發明了用搓成的腱繩或毛繩拉緊的扭簧,用以代替簡單的彈簧來加強石弩和拋石機的威力。這時人們開始認識到,金屬比木頭、角質或任何這類有機物質的彈性更大。菲洛 (其寫作年代約為公元前200年)把它作為一項新發現來進行介紹。他估計讀者是難以置信的。

凱爾特人和西班牙人的劍的彈性,引起了他的亞歷山大城的前輩的註意。為了弄清楚劍為什麽有彈性,他們進行了許多實驗。結果他的師傅克特西比發明了拋石機,拋石機的彈簧是用彎曲的青銅板作成的——實際上是最早的片簧;菲洛本人又進一步改進了這些拋石機。富有創造性的克特西比在發明這種拋石機後,又想出了另一種拋石機—一它利用汽缸內空氣在受壓的情況下產生的彈性工作。

在很久以後人們才想到:如果壓縮一根螺旋桿,而不是彎曲一根直桿,那麽金屬彈簧儲存的能量就會更大。據伯魯涅列斯基的小傳記載,他製作過一口鬧鍾,其中使用了若幹代彈簧。最近有人指出,在附有一些奇特的螺旋彈簧鍾表圖的15世紀末葉的一本機械手冊中有這架鬧鍾的圖樣。

這類彈簧也用于現代的捕鼠器。帶圈簧 (水準壓縮而不是垂直壓縮的彈簧)的鍾表,在1460年左右肯定已開始使用了,但基本上是皇室的奢侈品,大約又過了1個世紀,帶彈簧的鍾表才成為中產階級人士的標志。

製作彈簧的主要材料有:優質碳素鋼、合金鋼、有色金屬合金等。

彈簧功能

​測量功能

我們知道,在彈性限度內,彈簧的伸長(或收縮)跟外力成正比。利用彈簧這一性質製成彈簧秤。

緊壓功能

觀察各種電器開關會發現,開關的兩個觸頭中,必然有一個出頭裝有彈簧,以保證兩個出頭緊密接觸,是導通良好。如果接觸不良,接觸處的電阻變大,電流通過時產生的熱量變大,嚴重時還會是接觸處的金屬融化。卡口燈頭的兩個金屬柱都裝有彈簧也是為了接觸良好;至于螺口燈頭的中心金屬片以及所有插座的接插金屬片都是簧片,其功能都是使雙方緊密接觸,以保持到同良好。在盒式磁帶中,有一塊磷青銅的簧片,利用它彎曲形變時產生的彈力使磁頭與磁帶密切接觸。在訂書機中有一個長螺旋彈簧它的作用一方面是頂緊釘書釘,另一方面是當最前面的釘被推出後,可以將後面的釘送到最前面以備釘舒適推出,這樣,就能自動的將一個個釘推到最前面,直到釘全部推出為止。許多機器自動供料,自動步槍中的子彈自動上膛都靠彈簧的這種功能。此外,象夾衣服的夾子,原子筆,鋼筆套上的夾片都利用彈簧的緊壓功能夾在衣服上。

復位功能

彈簧在外力作用下發生形變,撤去外力後,彈簧就能恢復狀態。很多工具和設備都是利用彈簧這一性質來復位的。例如,許多建築物大門的合頁上都裝了復位彈簧人們進出後,門會自動復位。人們還利用這一功能製成了自動傘、自動鉛筆等用品,十分方便。此外,各種按鈕和按鍵也少不了復位彈簧。

帶動功能

機械鍾表,發條玩具都是靠上緊發條帶動。當發條被上緊時發條產生彎曲形變,存儲一定的彈性勢能。釋放後,彈性勢能轉變為動能,通過傳動裝置帶動轉動。在玩具槍和發令槍和軍用槍支也是利用彈簧的之一性質工作的。

緩沖功能

在機車汽車車架與車輪之間裝有彈簧,利用彈簧的彈性來減緩車輛的顛簸。

振動發聲功能

當空氣從口琴,手風琴中的簧孔中流動時,沖擊簧片,簧片震動發出聲音。

彈簧標準

CB* 3064-79氣控彈簧拖鉤

CB* 3262-1986金屬彈簧吊架

CB* 390-76彈簧減震器

CB/Z 144-1976圓柱螺旋彈簧的設計與計算

CB/Z 144-76圓柱螺旋彈簧的設計與計算

CB 3064-1979氣控彈簧拖鉤

CB/T 3504-1993船用柴油機螺旋彈簧修理技術要求

CB 390-1976彈簧減震器

CB/T 637-1995彈簧拖鉤

CB 705-1968柴油機氣門彈簧技術條件

CB 705-68柴油機氣門彈簧技術條件

CB 788-1974無彈簧拖鉤

DBl2/046.58-2008機車車輛彈簧件單位產量綜合能耗計算方法及限額

FZ/T 92036-2007彈簧加壓搖架

FZ/T 94015-1993梭子用底板彈簧

GA 289-2009警用服飾 彈簧卡扣

GB/T 11884-2008彈簧度盤秤

GB/T 1222-2007彈簧鋼

GB/T 12243-2005彈簧直接載荷式安全閥

GB/T 1239.1-2009 冷卷圓柱螺旋彈簧技術條件 第1部分:拉伸彈簧

GB/T 1239.2-2009 冷卷圓柱螺旋彈簧技術條件 第2部分:壓縮彈簧

GB/T 1239.3-2009 冷卷圓柱螺旋彈簧技術條件 第3部分:扭轉彈簧

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GB/T 94.1-2008彈性墊圈技術條件 彈簧墊圈

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詞語解釋

【名稱】:彈簧

【拼音】:tán huáng

【註音】:ㄊㄢˊ ㄏㄨㄤˊ

基本解釋

彈簧tánhuáng

[spring] 用彈性材料製成的零件在外力作用下發生形變,除去外力後又恢復原狀

詳細解釋

亦作“ 彈鐄 ”。利用材料的彈性作用製成的零件,在外力作用下能發生形變,除去外力後又恢復原狀。《老殘遊記》第八回:“ 子平 一路滾著,那薄冰一路破著,好像從有彈鐄的褥子上滾下來似的。” 老舍 《駱駝祥子》七:“他的腳似乎是兩個彈簧,幾乎是微一著地便彈了起來。” 柳青《狠透鐵》九:“走步感到腳輕了,好像鞋底上安了彈簧。”

動漫人物

姓名:彈簧

彈簧

英文名:Springer 

所屬部隊:汽車人

職責:空中防御

隸屬:三變戰士 

變形形態:戰車、直升機

名言:“力量勝過物質”

簡介:

彈簧是一個妙語連珠,才智出眾的冒險家。是一名擁有強健體格和隨和態度的強大的博派戰士,樂觀且幽默。他的雙腿擁有難以置信的彈跳力。曾經經歷過長期的星際旅行。

機器人形態下,運用雷射能製造出巨大的風洞。直升機機翼能變形為一把削鐵如泥的雷射劍。

變形為裝甲戰車和直升機。

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