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弹簧

弹簧是一种利用弹性来工作的机械零件。一般用弹簧钢制成。用以控制机件的运动、缓和冲击或震动、贮蓄能量、测量力的大小等，广泛用于机器、仪表中。弹簧的种类复杂多样，按形状分，主要有螺旋弹簧、涡卷弹簧、板弹簧等。

弹簧只是个蓄能器，它有储存能量的功能，但不能慢慢地把能量释放出来，要实现慢慢释放这一功能应该靠“弹簧+大传动比机构”实现，常见于机械表。弹簧很早很早之前就有应用了，古代的弓和弩就是两种广义上的弹簧。弹簧的发明家严格意义上应该是英国科学家虎克(RobertHooke)，虽然那时螺旋压缩弹簧已经出现并广泛使用，但虎克提出了“虎克定律”——弹簧的伸长量与所受的力的大小成正比，正是根据这一原理，1776年，使用螺旋压缩弹簧的弹簧秤问世。不久，根据这一原理制作的专供钟表使用的弹簧也被虎克本人发明出来。而符合“虎克定律”的弹簧才是真正意义上的弹簧。碟形弹簧是法国人贝勒维尔发明的，是用金属板料或锻压坯料而成的截锥形截面的垫圈式弹簧。在近代工业出现之后，除了碟形弹簧之外还出现了气弹簧、橡胶弹簧、涡卷弹簧、模具弹簧、不锈钢弹簧、空气弹簧、记忆合金弹簧等新型弹簧。

主要功能

①控制机械的运动，如内燃机中的阀门弹簧、离合器中的控制弹簧等。

②吸收振动和冲击能量，如汽车、火车车厢下的缓冲弹簧、联轴器中的吸振弹簧等。

③储存及输出能量作为动力，如钟表弹簧、枪械中的弹簧等。

④用作测力元件，如测力器、弹簧秤中的弹簧等。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。

弹簧是机械和电子行业中广泛使用的一种弹性元件，弹簧在受载时能产生较大的弹性变形，把机械功或动能转化为变形能，而卸载后弹簧的变形消失并回复原状，将变形能转化为机械功或动能。

弹簧的分类

按受力性质，弹簧可分为拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧和弯曲弹簧，按形状可分为碟形弹簧、环形弹簧、板弹簧、螺旋弹簧、截锥涡卷弹簧以及扭杆弹簧等，按制作过程可以分为冷卷弹簧和热卷弹簧。普通圆柱弹簧由于制造简单，且可根据受载情况制成各种型式，结构简单，故应用最广。弹簧的制造材料一般来说应具有高的弹性极限、疲劳极限、冲击韧性及良好的热处理性能等，常用的有碳素弹簧钢、合金弹簧钢、不锈弹簧钢以及铜合金、镍合金和橡胶等。弹簧的制造方法有冷卷法和热卷法。弹簧丝直径小于8毫米的一般用冷卷法，大于8毫米的用热卷法。有些弹簧在制成后还要进行强压或喷丸处理，可提高弹簧的承载能力。

什么是扭力弹簧？

扭力弹簧（扭簧）利用杠杆原理，通过对材质柔软、韧度较大的弹性材料的扭曲或旋转，使之具有极大的机械能。是承受扭转变形的弹簧，它的工作部分也是各圈或是紧密围绕或是分开围绕。扭转弹簧的端部结构是加工成各种形状的扭臂，由单扭至双扭，乃至各种扭杆之变形，得依设计成型。扭转弹簧常用于机械中的平衡机构，在汽车、机床、电器等工业生产中广泛应用。

什么是拉伸弹簧？

拉伸弹簧（拉簧）是承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。在不承受负荷时，拉伸弹簧的圈与圈之间一般都是并紧的没有间隙。利用拉伸后的回弹力(拉力)工作, 用以控制机件的运动、贮蓄能量、测量力的大小等，广泛用于机器、仪表中。其钩的形式有侧钩拉簧,长钩拉簧,英式钩拉簧,德式钩拉簧,半圆钩拉簧,鸭嘴钩拉簧等等,其材料有不锈钢、琴钢、高碳钢、磷铜、油回火合金弹簧钢等。

什么是压缩弹簧？

压缩弹簧（压簧）是承受轴向压力的螺旋弹簧，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，压缩弹簧的形状有：圆柱形、圆锥形、中凸形和中凹形以及少量的非圆形等，压缩弹簧的圈与圈之间有一定的间隙，当受到外载荷时弹簧收缩变形，储存变形能。

弹簧分类

复合式弹簧，橡胶弹簧，螺旋弹簧，碟形弹簧，涡卷弹簧，板弹簧，扭杆弹簧，特种弹簧，流体介子弹簧，板状弹簧，氮气弹簧，环形弹簧，碟形弹簧，卷簧，模具弹簧，宝塔弹簧，地弹簧，波形弹簧，钢板弹簧，压缩弹簧，拉伸弹簧，锥形弹簧，特殊线圈弹簧，圈状弹簧

弹簧的制造设备

弹簧作为工业系统中的一个重要元件，有着很大的使用量，而且种类繁多，因此弹簧的制作有原始的手工制作，逐步走向自动化。

在我国九十年以前，弹簧行业只有很少的专业生产弹簧的机械设备，随着弹簧市场的越来越大，逐渐的专业弹簧设备企业也走进我国，如台湾的东北弹簧机械（EN侨鼎），光弘（KHM)等逐渐占领了主流弹簧生产市场。东北的EN502万能机，是采用专有的机械机构，方便快捷的生产各种弹簧，异型弹性元件。光弘的设备是生产压簧和拉簧的高速设备。在国外也有很多专业弹簧设备制造商如瓦菲奥斯，MEC等。目前国内生产大型弹簧数控热卷机还是空白。

历史最悠久的弹簧制造公司

在近代工业化兴起后，世界上每年都会兴起了数以千计，甚至万计的的弹簧制造商，随着历史的沉淀，许多弹簧制造商如同昙花一现，消失在历史长河中，有的弹簧制造商经过一代人之后，遵循着不过三代的历史规律而消失。但是在1857年开创的一家弹簧制造商却一直发展到现在，并且成为全球最大的弹簧制造公司，引领着世界弹簧领域新产品的研发和生产，这家弹簧公司就是美国联合弹簧公司，弹簧制造经营153年。

弹簧各部分名称:

（1）弹簧丝直径d:制造弹簧的钢丝直径。

（2）弹簧外径D:弹簧的最大外径。

（3）弹簧内径D1：弹簧的最小外径。

（4）弹簧中径D2：弹簧的平均直径。它们的计算公式为：D2=（D+D1）÷2=D1+d=D－d

（5）t:除支撑圈外，弹簧相邻两圈对应点在中径上的轴向距离成为节距，用t表示。

（6）有效圈数n:弹簧能保持相同节距的圈数。

（7）支撑圈数n2：为了使弹簧在工作时受力均匀，保证轴线垂直端面、制造时，常将弹簧两端并紧。并紧的圈数仅起支撑作用，称为支撑圈。一般有1.5T、2T、2.5T，常用的是2T。

（8）总圈数n1: 有效圈数与支撑圈的和。即n1=n+n2.

（9）自由高H0:弹簧在未受外力作用下的高度。由下式计算：H0=nt+(n2-0.5)d=nt+1.5d (n2=2时)

（10）弹簧展开长度L：绕制弹簧时所需钢丝的长度。L≈n1 (ЛD2)2+n2 (压簧) L=ЛD2 n+钩部展开长度（拉簧）

（11）螺旋方向：有左右旋之分，常用右旋，图纸没注明的一般用右旋。

(12) 弹簧旋绕比；中径D与钢丝直径d之比

弹簧常用符号和单位

A——弹簧材料截面面积（mm²）；当量弯曲刚度（N/mm）；系数

a——距形截面材料垂直于弹簧轴线的边长（mm）；系数

B——平板的弯曲刚度（N/mm）；系数

b——高径比；距形截面材料平行于弹簧轴线的边长（mm）；系数

C——螺旋弹簧旋绕比；碟簧直径比；系数

D——弹簧中径（mm）

D1——弹簧内径（mm）

D2——弹簧外径（mm）

d——弹簧材料直径（mm）

E——弹簧模量（MPa）

F——弹簧的载荷（N）

F’——弹簧的刚度

Fj——弹簧的工作极限载荷（N）

Fo——圆柱拉伸弹簧的初拉力（N）

Fr——弹簧的径向载荷（N）

F’r——弹簧的径向刚度（N/mm）

Fs——弹簧的试验载荷（N）

f——弹簧的变形量（mm）

fj——工作极限载荷Fj下的变形量（mm）

fr——弹簧的静变形量(mm)

fs——试验载荷Fs下弹簧的变形量（mm）；线性静变形量（mm）

fo——拉伸弹簧对应于处拉力Fo的假设变形量（mm）；膜片的中心变形量（mm）

G——材料的切变模量（MPa）

g——重力加速度，g=9800mm/s²

H——弹簧的工作高（长）度（mm）

Ho——弹簧的自由高（长）度(mm)

Hs——弹簧试验载荷下的高（长）度（mm）

h——碟形弹簧的内载锥高度（mm）

I——惯性矩（mm4）

Ip——极惯性矩（mm4）

K——曲度系数；系数

Kt——温度修正系数

ρ——材料的密度（kg/mm³）

σ——弹簧工作时的正应力（Mpa）

σb——材料抗拉强度（Mpa）

σj——材料的工作极限应力（Mpa）

σs——材料的抗拉屈服点（Mpa）

τ——弹簧工作时的切应力（Mpa）

k——系数

L——弹簧材料的展开长度（mm）

l——弹簧材料有效工作圈展开长度（mm）；板弹簧的自由弦长（mm）

M——弯曲力矩（Nmm）

m——作用于弹簧上物体的质量（kg）

ms——弹簧的质量（kg）

N——变载荷循环次数

n——弹簧的工作圈数

nz——弹簧的支承圈数

n1——弹簧的总圈数

pˊ——弹簧单圈的刚度（N/mm）

R——弹簧圈的中半径（mm）

R1——弹簧圈的内半径（mm）

R2——弹簧圈的外半径（mm）

r——阻尼系数

S——安全系数

T——扭矩；转矩（Nmm）

Tˊ——扭转刚度（Nmm /（º））

t——弹簧的节矩

tc——钢索节距（mm）

U——变形能（Nmm）；（Nmmrad）

V——弹簧的体积（mm³）

v——冲击体的速度（mm/s）

Zm——抗弯截面系数（mm³）

Zt——抗扭截面系数（mm³）

α——螺旋角（º）；系数

β——钢索拧角（º）；圆锥半角（º）；系数

δ——弹簧圈的轴向间隙（mm）

δr——组合弹簧圈的径向间隙（mm）

ζ——系数

η——系数

θ——扭杆单位长度的扭转角（rad）

κ——系数

μ——泊松比；长度系数

ν——弹簧的自振频率（Hz）

Vr——弹簧所受变载荷的激励频率（Hz）

τb——材料的抗剪强度（Mpa）

τj——弹簧的工作极限切应力（Mpa）

τo——材料的脉动扭转疲劳极限（Mpa）

τs——材料的抗扭屈服点（Mpa）

τ-1——材料的对称循环扭转疲劳极限（Mpa）

φ——扭转变形角（º）；（rad）

弹簧的规定画法

（1）在平行螺旋弹簧线的视图上，各圈的轮廓线画成直线。

（2）有效圈数在4圈以上的弹簧，可只画出其两端1～2圈（不含支撑圈）。中间用通过弹簧钢丝中心的点画线连起来。

（3）在图样上，当弹簧的旋向不作规定时，螺旋弹簧一律画成右旋，左旋弹簧也画成右旋，但要注明“左”字。

弹簧的应用

大多数材料都有不同程度的弹性，如果将其弯曲，便会以很大的力量恢复其原形。在人类历史上，一定很早就注意到树苗和幼树的树枝有很大的挠性，因为许多原始文化利用这一特性，在特制的门后或笼子后楔上一根棍，或者用活结套在一根杆上向下拉；一旦松开张力，这根棍或杆就会往回弹。他们就用这种办法来捕捉飞禽走兽。实际上，弓就是按这种方式利用幼树弹性的弹簧；先向后拉弓，然后撒手，让其回弹。中世纪时，这种想法开始出现在机械上，如纺织机、车床、钻机、磨面机和锯。操作者用手或脚踏板给出下压冲程，将工作机械往下拉，这时用绳索固定在机械上的一根杆弹回，产生往复运动。

弹性材料的抗扭性不压于它的抗挠性。希腊帝国时期（大概是公元前4世纪）发明了用搓成的腱绳或毛绳拉紧的扭簧，用以代替简单的弹簧来加强石弩和抛石机的威力。这时人们开始认识到，金属比木头、角质或任何这类有机物质的弹性更大。菲洛（其写作年代约为公元前200年）把它作为一项新发现来进行介绍。他估计读者是难以置信的。凯尔特人和西班牙人的剑的弹性，引起了他的亚历山大城的前辈的注意。为了弄清楚剑为什么有弹性，他们进行了许多实验。结果他的师傅克特西比发明了抛石机，抛石机的弹簧是用弯曲的青铜板作成的——实际上是最早的片簧；菲洛本人又进一步改进了这些抛石机。富有创造性的克特西比在发明这种抛石机后，又想出了另一种抛石机—一它利用汽缸内空气在受压的情况下产生的弹性工作。

在很久以后人们才想到：如果压缩一根螺旋杆，而不是弯曲一根直杆，那么金属弹簧储存的能量就会更大。据伯鲁涅列斯基的小传记载，他制作过一口闹钟，其中使用了若干代弹簧。最近有人指出，在附有一些奇特的螺旋弹簧钟表图的15世纪末叶的一本机械手册中有这架闹钟的图样。这类弹簧也用于现代的捕鼠器。带圈簧（水平压缩而不是垂直压缩的弹簧）的钟表，在1460年左右肯定已开始使用了，但基本上是皇室的奢侈品，大约又过了1个世纪，带弹簧的钟表才成为中产阶级人士的标志。

制作弹簧的主要材料有：优质碳素钢、合金钢、有色金属合金等。

利用弹簧的功能

1.测量功能

我们知道，在弹性限度内，弹簧的伸长（或收缩）跟外力成正比。利用弹簧这一性质制成弹簧秤。

2.紧压功能

观察各种电器开关会发现，开关的两个触头中，必然有一个出头装有弹簧，以保证两个出头紧密接触，是导通良好。如果接触不良，接触处的电阻变大，电流通过时产生的热量变大，严重时还会是接触处的金属融化。卡口灯头的两个金属柱都装有弹簧也是为了接触良好；至于螺口灯头的中心金属片以及所有插座的接插金属片都是簧片，其功能都是使双方紧密接触，以保持到同良好。在盒式磁带中，有一块磷青铜的簧片，利用它弯曲形变时产生的弹力使磁头与磁带密切接触。在订书机中有一个长螺旋弹簧它的作用一方面是顶紧钉书钉，另一方面是当最前面的钉被推出后，可以将后面的钉送到最前面以备钉舒适推出，这样，就能自动的将一个个钉推到最前面，直到钉全部推出为止。许多机器自动供料，自动步枪中的子弹自动上膛都靠弹簧的这种功能。此外，象夹衣服的夹子，圆珠笔，钢笔套上的夹片都利用弹簧的紧压功能夹在衣服上。

3.复位功能

弹簧在外力作用下发生形变，撤去外力后，弹簧就能恢复状态。很多工具和设备都是利用弹簧这一性质来复位的。例如，许多建筑物大门的合页上都装了复位弹簧人们进出后，门会自动复位。人们还利用这一功能制成了自动伞、自动铅笔等用品，十分方便。此外，各种按钮和按键也少不了复位弹簧。

4.带动功能

机械钟表，发条玩具都是靠上紧发条带动。当发条被上紧时发条产生弯曲形变，存储一定的弹性势能。释放后，弹性势能转变为动能，通过传动装置带动转动。在玩具枪和发令枪和军用枪支也是利用弹簧的之一性质工作的。

5.缓冲功能

在机车汽车车架与车轮之间装有弹簧，利用弹簧的弹性来减缓车辆的颠簸。

6.振动发声功能

当空气从口琴，手风琴中的簧孔中流动时，冲击簧片，簧片震动发出声音。

词语解释

【名称】：弹簧

【拼音】：tán huáng

【注音】：ㄊㄢˊ ㄏㄨㄤˊ

所属部队：汽车人

职责：空中防御

隶属：三变战士

变形形态：战车、直升机

名言：“力量胜过物质”

简介：

弹簧是一个妙语连珠，才智出众的冒险家。是一名拥有强健体格和随和态度的强大的博派战士，乐观且幽默。他的双腿拥有难以置信的弹跳力。曾经经历过长期的星际旅行。

机器人形态下，运用激光能制造出巨大的风洞。直升机机翼能变形为一把削铁如泥的激光剑。

变形为装甲战车和直升机。

现行关于弹簧的标准

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CB* 3262-1986 金属弹簧吊架

CB* 390-76 弹簧减震器

CB/Z 144-1976 圆柱螺旋弹簧的设计与计算

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CB 3064-1979 气控弹簧拖钩

CB/T 3504-1993 船用柴油机螺旋弹簧修理技术要求

CB 390-1976 弹簧减震器

CB/T 637-1995 弹簧拖钩

CB 705-1968 柴油机气门弹簧技术条件

CB 705-68 柴油机气门弹簧技术条件

CB 788-1974 无弹簧拖钩

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FZ/T 92036-2007 弹簧加压摇架

FZ/T 94015-1993 梭子用底板弹簧

GA 289-2009 警用服饰弹簧卡扣

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GB/T 1222-2007 弹簧钢

GB/T 12243-2005 弹簧直接载荷式安全阀

GB/T 1239.1-2009 冷卷圆柱螺旋弹簧技术条件第1部分：拉伸弹簧

GB/T 1239.2-2009 冷卷圆柱螺旋弹簧技术条件第2部分：压缩弹簧

GB/T 1239.3-2009 冷卷圆柱螺旋弹簧技术条件第3部分：扭转弹簧

GB/T 13061-1991 汽车悬架用空气弹簧橡胶气囊

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GB/T 1973.2-2005 小型圆柱螺旋拉伸弹簧尺寸及参数

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GB/T 9074.4-1988 十字槽盘头螺钉和弹簧垫圈及平垫圈组合件

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