电池弹簧厂家浅谈弹簧的基础知识

弹簧是机械和电子工作中广泛运用的一种弹性元件，弹簧在受载时能发生较大的弹性变形，并把机械功或动能转化为变形能，而在卸载后弹簧的变形消失并康复到原状，同时将变形能转化为机械功或动能。

弹簧的载荷与变形之比称为弹簧刚度，刚度越大，则弹簧越硬。机械弹簧

一、弹簧的作用

缓冲和减振。如汽车、火车车箱下的减振弹簧，各种缓冲器的缓冲弹簧等；

操控安排的运动。如内燃机中的阀门弹簧，离合器中的操控弹簧等；

储存及输出能量。如挂钟弹簧、枪闩弹簧等；

测量力的大小。如弹簧秤，测力器中的弹簧等；

二、弹簧的分类

按受力性质弹簧分为：拉伸弹簧、紧缩弹簧、改动弹簧和弯曲弹簧。电池弹簧

拉伸弹簧(简称拉簧)是接受轴向拉力的螺旋弹簧，拉伸弹簧一般都用圆截面材料制造。在不接受负荷时，拉伸弹簧的圈与圈之间一般都是并紧的没有间隙。

紧缩弹簧(简称压簧)是接受向压力的螺旋弹簧，它所用的材料截面多为圆形，也 有用矩形和多股钢萦卷制的，弹簧一般为等节距的，紧缩弹簧的圈与圈之间有必定的间隙，当受到外载荷时弹簧收缩变形，储存形变能。

改动弹簧归于螺旋弹簧。改动弹簧可以存储和释放角能量或许经过绕簧体中轴旋转力臂以静态固定某一设备。改动弹簧的端部被固定到其他组件，当其他组件绕着弹簧中心旋转时，该弹簧将它们拉回初始方位，发生扭矩或旋转力。

还有两种不常见的 空气弹簧和 碳纳米管弹簧；

空气弹簧是在柔性密闭容器中参与压力空气，利用空气的可紧缩性实现弹性作用的一种非金属弹簧，用在高级车辆的悬架设备中可以大大改善车辆的平顺性，然后大大前进了车辆运行的舒适性，所以空气弹簧在汽车、铁路机车上得到了广泛的使用。

碳纳米管弹簧：需要先制出碳纳米管薄膜，再利用纺丝技能将碳纳米管薄膜纺成碳纳米管弹簧。直径可以达上百微米，而长度可以达几厘米，有望使用于可弹性导体、柔性电极、微型应变传感器、超级电容器、集成电路、太阳能电池、场发射源、能量耗散纤维等范畴，还有望使用于医疗器械，比如拉力传感纱带等。

三、弹簧的材料和许用应力

弹簧在作业中常受交变和冲击载荷，又要求有较大的变形，所以弹簧材料应具有高的抗拉强度、弹性极限和疲惫强度。在工艺上要有必定的淬透性、不易脱碳，表面质量好。

四、弹簧的制造

螺旋弹簧的制造工艺进程包含：卷制、挂钩的制造或端面圈的精加工、热处理和工艺性能实验。

大量出产时，是在全能自动卷簧机上卷制；单件及小批出产时，则在一般车床或手工制造。弹簧丝直径小于或等于8mm时，常用冷卷法，卷前要热处理，卷后要低温回火。直径大于8mm时，选用热卷（热卷温度800℃～1000℃）法，热卷后经淬火和中温回火处理，弹簧成形后要进行表面质量检验，表面应光亮、无伤痕、无脱碳等缺点；受变载荷的弹簧，还须经喷丸等表面处理，以前进弹簧疲惫寿命。

五、弹簧的端部结构

紧缩弹簧除参与变形的有效圈数n外，为了使紧缩弹簧作业时受力均匀，确保弹簧中心线垂直于端面，弹簧两头各有3/4～7/4圈并紧起支承作用，作业时不参与变形，故称为死圈或支承圈。

拉伸弹簧端部有挂钩，以便装置和加载。常用的端部结构有四种型式；半圆钩环、圆钩环制造方便，使用广泛，但因挂钩过渡处发生很大弯曲应力，故只宜用于弹簧丝直径d≤10mm的弹簧。可调式和可转式挂钩受力情况较好，且可转向任何方位以便于装置。

六、弹簧的应力核算

▲紧缩弹簧的受力分析

图(a)为圆柱形螺旋紧缩弹簧，接受轴向作业载荷 F 由截面法分析，得知弹簧丝截面受剪力 F 及扭矩 T=FD/2，扭矩引起的剪应力为：

若考虑剪力 F 引起剪应力的影响和弹簧丝呈螺旋状曲率影响，z大剪应力 t 发生在弹簧内侧图(b)，其数值与强度条件应为：

式中 C——旋绕比，C=D/d ，可按表1选用

K——弹簧曲度系数，

K 也可直接从表2查出，由表知，C 越大，K对 t 的影响越小；

F——弹簧的作业载荷，N；D——弹簧中径mm；d——材料直径mm。

在式1中，以弹簧的z大作业载荷 F2替代 F，便可得到按强度条件核算弹簧钢丝直径的公式：

拉伸弹簧强度核算办法与紧缩弹簧相同

七、弹簧不到位及失效原因

在实践作业中，我们常碰到弹簧不能把运动物体推到设定的方位，也便是说弹簧的核算安闲长度变短了。其主要原因是没有作初紧缩处理，便是把一根制造成的弹簧，用较大的力把它紧缩到他的紧缩高度或并紧高度(有必要的话)，铺开后不能康复到他原来的安闲长度的操作。其缩短量称为“初紧缩量”。一般重复了3-6次紧缩后，长度不再缩短，即弹簧“定位”。经初紧缩后弹簧发生永远变形。

八、弹簧预防措施

在实践作业中，压簧即使受到超出材料弹性限以外的力，也应能保持它的作业长度。因此，制品簧的长度应等于弹簧的核算长度加初紧缩量，可防止簧不到位，避免簧圈并紧时发生危险应力，导致弹簧示性线发生反常而不到位。制品簧在热处理进程中，特别是需经淬硬和回火工艺，必定要将工件横置(卧)在炉内，以防弹簧因自重作用而变短导致作业不到位。