弹簧的强度计算
1、弹簧的受力
图示的压缩弹簧，当弹簧受轴向压力F时，在弹簧丝的任何横剖面上将作用着：扭矩 T= FRcosα ，弯矩 M= FRsinα，切向力F Q = Fcosα和法向力 N F = Fsinα （式中R为弹簧的平均半径）。由于弹簧螺旋角α的值不大（对于压缩弹簧为6～90 ）,所以弯矩M和法向力N 可以忽略不计。因此，在弹簧丝中起主要作用的外力将是扭矩T和切向力Q。α的值较小时，cosα≈ 1,可取T = FR 和 Q = F。这种简化对于计算的准确性影响不大。
当拉伸弹簧受轴向拉力F时，弹簧丝横剖面上的受力情况和压缩弹簧相同，只是扭矩T 和切向力Q均为相反的方向。所以上述两种弹簧的计算方法可以一并讲述。
2、弹簧的强度
从受力分析可见，弹簧受到的应力主要为扭矩和横向力引起的剪应力，对于圆形弹簧丝
系数K s可以理解为切向力作用时对扭应力的修正系数，进一步考虑到弹簧丝曲率的影响，可得到扭应力
式中K为曲度系数。它考虑了弹簧丝曲率和切向力对扭应力的影响。一定条件下钢丝直径
3、弹簧的刚度
圆柱弹簧受载后的轴向变形量
式中n为弹簧的有效圈数；G为弹簧的切变模量。
这样弹簧的圈数及刚度分别为
对于拉伸弹簧，n>20时，一般圆整为整圈数，n<20时，可圆整为1/2圈；对于压缩弹簧总圈数n的尾数宜取1/4、1/2或整圈数，常用1/2圈。为了保证弹簧具有稳定的性能，通常弹簧的有效圈数最少为2圈。C值大小对弹簧刚度影响很大。若其它条件相同时，C值愈小的弹簧，刚度愈大，弹簧也就愈硬；反之则愈软。不过，C值愈小的弹簧卷制愈困难，且在工作时会引起较大的切应力。此外，k值还和G、d、n有关，在调整弹簧刚度时，应综合考虑这些因素的影响。
4、稳定性计算
压缩弹簧的长度较大时，受载后容易发生图a)所示的失稳现象，所以还应进行稳定性的验算。
为了便于制造和避免失稳现象出现，通常建议弹簧的长径比 b =H0/D2 按下列情况取为：弹簧两端均为回转端时，b≤2.6；
弹簧两端均为固定端时，b≤5.3 ；
弹簧两端一端固定而另一端回转时，b≤3.7。
如果b大于上述数值时，则必须进行稳定性计算，并限制弹簧载荷 F 小于失稳时的临界载荷 F cr。一般取 F = F cr/(2～2.5)，其中临界载荷可按下式计算：
F cr = C B kH0
式中，C B 为不稳定系数，由下图查取。
如果 F > F cr，应重新选择有关参数，改变 b 值，提高 F cr 的大小，使其大于 F max 之值，以保证弹簧的稳定性。若受结构限制而不能改变参数时，就应该加装图b)、c)所示的导杆或导套，以免弹簧受载时产生侧向弯曲。
2016年压强和功率的计算 一．解答题（共26小题） 1．（2015?通辽）如图所示，铁桶重为20N，桶的底面积为100cm2，往桶里倒入8kg的水，水的深度为15cm，平放在面积为1m2的水平台面上（g取10N/kg）．求： （1）水对桶底的压强； （2）桶底受到水的压力； （3）台面受到桶的压强． 2．（2015?黑龙江）洒水车在晨曦中辛勤的工作，已知汽车自重2.5吨，满载时装水10吨，共有10个轮胎，每个轮胎与地面的接触面积为0.05m2． （1）求汽车与水共重多少牛顿？ （2）洒水车在2分钟内沿平直街道匀速行驶600米，求洒水车的速度是多少米/秒？ （3）求装满水时，汽车对地面的压强是多少帕斯卡？ 3．（2015?长沙县校级模拟）如图，平底茶壶的质量是400g，底面积是40cm2，内盛0.6kg 的开水，放置在面积为1m2的水平桌面中央．试求： （1）茶壶对桌面的压力， （2）水对茶壶底部的压强； （3）水对茶壶底部的压力． 4．（2014?凉山州）如图所示，在一个封闭薄容器中装满体积为1dm3的水后放在水平桌面上，已知容器的质量为100g，容器的下底面积为100cm2，高为12cm．求： （1）水对容器底部的压力和压强； （2）容器对桌面的压力和压强． 5．（2015?扬州）平底茶杯放在水平桌面上，茶杯重3N，茶杯的底面积是25cm2，茶杯内装有200cm3的水．（g取l0N/kg）求： （1）茶杯内水的质量． （2）茶杯对桌面的压强．
6．（2016?罗平县一模）2015年9月3日，举世曙目的中国抗战胜利暨世界反法西斯战争胜利70周年大阅兵在天安门前举行；如图是此次参加阅兵式的ZTZ﹣96A型主战坦克（简称：96A），是96式坦克最新改进型；其设计质量为43t，最高时速为60km/h，履带的总受力面积为4m2求： （1）坦克对地面的压力？ （2）坦克行驶是对地面的压强是多大？ （3）坦克以最高时速行驶45min的路程是多少km？ 7．（2015?南充）如图所示，用细绳系住体积为3×10﹣4m3的物体A，使它竖直下垂且全部浸入水中静止，此时绳子的拉力是1.5N，容器和水的总质量是0.7kg，容器与水平桌面的接触面积是100cm2．（ρ水=1.0×103kg/m3，g=10N/kg）求： （1）物体A受到的浮力； （2）物体A的密度； （3）容器对桌面的压强． 8．（2014?雅安）水平桌面上放置一底面积为100cm2，重为6N的柱形容器，容器内装有20cm 深的某液体．将一体积为400cm3的物体A悬挂在弹簧测力计上，弹簧测力计示数为10N，让物体从液面上方逐渐浸入直到浸没在液体中（如图），弹簧测力计示数变为5.2N．（柱形容器的厚度忽略不计，筒内液体没有溢出，物体未接触容器底．g=10N/kg），求： （1）物体浸没在液体中时受到的浮力； （2）筒内液体密度； （3）物体浸没时，容器对桌面的压强． 9．（2013?南充）如图所示，体积为V=200cm3的木块在绳子拉力F=0.8N的作用下完全浸没在水中（g=10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3，绳子重力不计）．求： （1）木块此时受到浮力． （2）木块的重力．
压力弹簧计算公式 压力弹簧 ·压力弹簧的设计数据，除弹簧尺寸外，更需要计算出最大负荷及变位尺寸的负荷； · 弹簧常数：以k表示，当弹簧被压缩时，每增加1mm距离的负荷(kgf/mm)； · 弹簧常数公式（单位：kgf/mm）： G=线材的钢性模数：琴钢丝G=8000 ；不锈钢丝G=7300 ，磷青铜线G=4500 ，黄铜线G=3500 d=线径 Do=OD=外径 Di=ID=内径 Dm=MD=中径=Do-d N=总圈数 Nc=有效圈数=N-2 弹簧常数计算范例:
线径=2.0mm , 外径=22mm , 总圈数=5.5圈 ,钢丝材质=琴钢丝 拉力弹簧 拉力弹簧的 k值与压力弹簧的计算公式相同 ·拉力弹簧的初张力：初张力等于适足拉开互相紧贴的弹簧并圈所需的力，初张力在弹簧卷制成形后发生。拉力弹簧在制作时，因钢丝材质、线径、弹簧指数、静电、润滑油脂、热处理、电镀等不同，使得每个拉力弹簧初始拉力产生不平均的现象。所以安装各规格的拉力弹簧时，应预拉至各并圈之间稍为分开一些间距所需的力称为初张力。 · 初张力=P-（k×F1）=最大负荷-（弹簧常数×拉伸长度） 扭力弹簧
·弹簧常数：以 k 表示,当弹簧被扭转时，每增加1°扭转角的负荷 (kgf/mm). ·弹簧常数公式（单位：kgf/mm）: E=线材之钢性模数：琴钢丝E=21000 ,不锈钢丝E=19400 ,磷青铜线E=11200 ,黄铜线E=11200 d=线径 Do=OD=外径 Di=ID=内径 Dm=MD=中径=Do-d N=总圈数 R=负荷作用的力臂 p=3.1416 大量自学内容可能对你会有帮助https://www.doczj.com/doc/2416806691.html,/study.asp?vip=3057729
弹簧弹力计算公式详解 压力弹簧、拉力弹簧、扭力弹簧是三种最为常见的弹簧，压力弹簧、拉力弹簧、扭力弹簧的弹力怎么计算，东莞市大朗广原弹簧制品厂为您详解，压力弹簧、拉力弹簧、扭力弹簧的弹力计算公式。 一、压力弹簧 ·压力弹簧的设计数据，除弹簧尺寸外，更需要计算出最大负荷及变位尺寸的负荷; ·弹簧常数：以k表示，当弹簧被压缩时，每增加1mm距离的负荷(kgf/mm); ·弹簧常数公式(单位：kgf/mm)： G=线材的钢性模数：琴钢丝G=8000 ;不锈钢丝G=7300 ，磷青铜线G=4500 ，黄铜线G=3500 d=线径 Do=OD=外径 Di=ID=内径 Dm=MD=中径=Do-d N=总圈数 Nc=有效圈数=N-2 弹簧常数计算范例: 线径=2.0mm , 外径=22mm , 总圈数=5.5圈,钢丝材质=琴钢丝 二、拉力弹簧 拉力弹簧的k值与压力弹簧的计算公式相同 ·拉力弹簧的初张力：初张力等于适足拉开互相紧贴的弹簧并圈所需的力，初张力在弹
簧卷制成形后发生。拉力弹簧在制作时，因钢丝材质、线径、弹簧指数、静电、润滑油脂、热处理、电镀等不同，使得每个拉力弹簧初始拉力产生不平均的现象。所以安装各规格的拉力弹簧时，应预拉至各并圈之间稍为分开一些间距所需的力称为初张力。 ·初张力=P-(k×F1)=最大负荷-(弹簧常数×拉伸长度) 三、扭力弹簧 ·弹簧常数：以k 表示,当弹簧被扭转时，每增加1°扭转角的负荷(kgf/mm). ·弹簧常数公式(单位：kgf/mm): E=线材之钢性模数：琴钢丝E=21000 ,不锈钢丝E=19400 ,磷青铜线E=11200 ,黄铜线E=11200 d=线径 Do=OD=外径 Di=ID=内径 Dm=MD=中径=Do-d N=总圈数 R=负荷作用的力臂 p=3.1416
弹簧的强度计算 1、弹簧的受力 图示的压缩弹簧，当弹簧受轴向压力F时，在弹簧丝的任何横剖面上将作用着：扭矩 T= FRcosα ，弯矩 M= FRsinα，切向力F Q = Fcosα和法向力 N F = Fsinα （式中R为弹簧的平均半径）。由于弹簧螺旋角α的值不大（对于压缩弹簧为6～90 ）,所以弯矩M和法向力N 可以忽略不计。因此，在弹簧丝中起主要作用的外力将是扭矩T和切向力Q。α的值较小时，cosα≈ 1,可取T = FR 和 Q = F。这种简化对于计算的准确性影响不大。 当拉伸弹簧受轴向拉力F时，弹簧丝横剖面上的受力情况和压缩弹簧相同，只是扭矩T 和切向力Q均为相反的方向。所以上述两种弹簧的计算方法可以一并讲述。 2、弹簧的强度 从受力分析可见，弹簧受到的应力主要为扭矩和横向力引起的剪应力，对于圆形弹簧丝
系数K s可以理解为切向力作用时对扭应力的修正系数，进一步考虑到弹簧丝曲率的影响，可得到扭应力 式中K为曲度系数。它考虑了弹簧丝曲率和切向力对扭应力的影响。一定条件下钢丝直径 3、弹簧的刚度 圆柱弹簧受载后的轴向变形量 式中n为弹簧的有效圈数；G为弹簧的切变模量。 这样弹簧的圈数及刚度分别为 对于拉伸弹簧，n>20时，一般圆整为整圈数，n<20时，可圆整为1/2圈；对于压缩弹簧总圈数n的尾数宜取1/4、1/2或整圈数，常用1/2圈。为了保证弹簧具有稳定的性能，通常弹簧的有效圈数最少为2圈。C值大小对弹簧刚度影响很大。若其它条件相同时，C值愈小的弹簧，刚度愈大，弹簧也就愈硬；反之则愈软。不过，C值愈小的弹簧卷制愈困难，且在工作时会引起较大的切应力。此外，k值还和G、d、n有关，在调整弹簧刚度时，应综合考虑这些因素的影响。
压力弹簧压力计算方法 2008-08-06 14:34 < 在EXCEl做以下的表格： < 压力弹簧设计数据表 方）/（8乘圈数乘中径的四次方） 弹性系数表 不过上面的公式有些地方不清楚: 1.作用长度是弹簧的原始长度还是弹簧装好以后弹簧的长度还是装好后弹簧的可压缩空间?比如:我弹簧原始长度是20mm,线径是0.5mm,总共10圈,装配好后弹簧的长度为18mm,这时弹簧的可压缩量为:18-(10*0.5)=13mm,那这个作用长度是18mm?13mm还是20mm? 2.上面公式分母中的8是一个特定的系数还是指弹簧的外径? 3.圈数是指有效圈数还是总的圈数? 特盼楼主能解答,谢谢!
楼主，你好！我网上找到这条公式，套在EXCEl表格里算出来的结果和你的公式算出的有差异，还请指点！谢谢！———————————————————————————————————压力弹簧的设计数据，除弹簧尺寸外，更需要计算出最大负荷及变位尺寸的负荷；弹簧常数：以k表示，当弹簧被压缩时，每增加1mm距离的负荷(kgf/mm)；弹簧常数公式（单位：kgf/mm）：K=(G×ｄ的４次方)／（８×Ｄｍ的３次方×Ｎｃ）G=线材的钢性模数：琴钢丝G=8000 ；不锈钢丝G=7300；磷青铜线G=4500 ；黄铜线G=3500 d=线径Do=OD=外径Di=ID=内径Dm=MD=中径=Do-d N=总圈数Nc=有效圈数=N-2 弹簧常数计算范例:线径=2.0mm , 外径=22mm , 总圈数=5.5圈,钢丝材质=琴钢丝K=(G×ｄ的４次方)／（８×Ｄｍ的３次方×Ｎｃ）＝（８０００×２的４次方）／（８×２０的３次方×３．５）＝０．５７１ｋｇｆ／ｍｍ 1.作用长度是弹簧的原始长度还是弹簧装好以后弹簧的长度还是装好后弹簧的可压缩空间? 回答：作用长度是指被压缩或拉长的长度，既不是原始长度，也不是作用后的长度。。。（弹簧的弹力只和作用长度有关，和原始长度无关，可以复习一下初中物理）所以根据你上题，应该是20-18=2mm 2.是常数8 3.有效圈数
举升门气弹簧布置与支撑力计算 单位：上海同捷科技股份有限公司姓名：许晓晖 拟晋级别：中级
举升门气弹簧布置与支撑力计算 许晓晖 摘要：气弹簧助力式开启机构是目前乘用车上经常采用的一种结构。目前国内汽车车身设计中，对于气弹簧布置、选用采用逆向方法较多。即以标杆样车为参照，来布置设计车，以标杆车使用的气弹簧为基础样件，然后通过CAE运动分析来进行校核。本文从正向设计出发，以举升门为例，详细介绍了举升门气弹簧的布置与支撑力计算的设计过程，为新车设计正向布置气弹簧提供借鉴。 关键词：举升门气弹簧布置 气弹簧是一种可以起支撑、缓冲、制动、高度调节及角度调节等功能的配件。气弹簧与其它弹簧相比具有尺寸小、容易布置、可靠性高及弹力随行程的变化小等特点，可在-40℃——80℃范围内工作，温度对其弹力的影响不到4%。气弹簧在专业生产厂家均按标准化和系列化设计，使用和维修也更加方便。本文就汽车设计中经常应用的气弹簧布置，以举升门气弹簧的应用设计进行分析。 一、确认举升门铰链转轴中心位置 在举升门气弹簧应用设计之前必须确认：举升门两个铰链是否同轴；举升门在沿着铰链轴转动过程中与车身部件有无干涉（一般要求间隙应大于3mm）；是否有气弹簧安装空间。铰链转轴中心是后续设计的基准。 二、确定举升门的开启角度 根据人机工程学分析来确定举升门的开度，目前对举升门开到最大位置车门下边沿的离地高度法规没有规定。依据整车总布置状态，确定该车型的举升门开启最大角度为94°，举升门最高点离地高度为2002mm。这样定义既考虑到人的头部不易碰到举升门下部最低点，也照顾到关门操纵时手部能很容易接触到拉手。 三、计算气弹簧上、下安装点的位置及有效行程 气弹簧和安装座通过带有螺纹段的轴销连接。气弹簧的安装点理论上是指气弹簧两端轴销上球头转动中心。有效行程是指气弹簧在车门关闭到车门完全开启长度变化的尺寸。 首先根据车身状态确定上安装点，具体要求： ●安装面应满足气弹簧运动不引起干涉的要求，必要时调整安装面； ●安装面内部设计适合强度要求的螺母加强板。
第15章弹簧元件 15.1 弹簧元件的的功用和类型 弹簧受外力作用后能产生较大的弹性变形，在机械设备中广泛应用弹簧作为弹性元件。弹簧的主要功用有：1）控制机构的运动或零件的位置，如凸轮机构、离合器、阀门以及各种调速器中的弹簧；2）缓冲及吸振，如车辆弹簧和各种缓冲器中的弹簧；3）储存能量，如钟表、仪器中的弹簧；4）测量力的大小，如弹簧秤中的弹簧。 弹簧的种类很多，从外形看，有螺旋弹簧、环形弹簧、碟形弹簧、平面涡卷弹簧和板弹簧等。 螺旋弹簧是用金属丝（条）按螺旋线卷饶而成，由于制造简便，所以应用最广。按其形状可分为：圆柱形（下图a、b、d）、截锥形（下图c）等。按受载情况又可分为拉伸弹簧（下图a）、压缩弹簧（下图b、c）和扭转弹簧（下图d）。 环形弹簧（下图a）和碟形弹簧（下图b）都是压缩弹簧，在工作过程中，一部分能量消耗在各圈之间的摩擦上，因此具有很高的缓冲吸振能力，多用于重型机械的缓冲装置。 平面涡卷弹簧或称盘簧（下图c），它的轴向尺寸很小，常用作仪器和钟表的储能装置。 板弹簧（下图d）是由许多长度不同的钢板叠合而成，主要用作各种车辆的减振装置。 本章主要介绍圆柱螺旋拉伸、压缩弹簧的结构和设计。 15.2 圆柱螺旋拉伸、压缩弹簧的应力与变形 一、弹簧的应力 圆柱螺旋拉伸及压缩弹簧的外载荷（轴向力）均沿弹簧的轴线作用，它们的应力和变形计算是相同的。现以圆柱螺旋压缩弹簧为例进行分析。 下左图所示为一圆柱螺旋压缩弹簧，轴向力F作用在弹簧的轴线上，弹簧丝是圆截面的，直径为d，弹簧中径为D2，螺旋升角为a。一般，弹簧的螺旋
升角a很小（a<9°），可以认为通过弹簧轴线的截面就是弹簧丝的法截面。由力的平衡可知，此截面上作用着剪力F和扭矩T=FD2/2。 如果不考虑弹簧丝的弯曲，按直杆计算，以W T表示弹簧丝的抗扭截面系数，则扭矩T在截面引起的最大扭切应力（上右图）为 若剪力引起的切应力为均匀分布，则切应力 弹簧丝截面上的最大切应力τ发生在内侧，即靠近弹托轴线的一侧，其值为 令 则弹簧丝截面上的最大切应力为 式中：C称为旋绕比，或称为弹簧指数，是衡量弹簧曲率的重要参数；抬号内的第二项为切应力τ″的影响。 较精确的分析指出，弹簧丝截面内侧的最大切应力（上左图）及其强度条
弹簧刚度计算 压力弹簧 · 压力弹簧的设计数据，除弹簧尺寸外，更需要计算出最大负荷及变位尺寸的负荷； · 弹簧常数：以k表示，当弹簧被压缩时，每增加1mm距离的负荷(kgf/mm)； · 弹簧常数公式（单位：kgf/mm）： G=线材的钢性模数：碳钢丝G=79300 ；不锈钢丝G=697300，磷青铜线G=4500 ，黄铜线G=350 d=线径 Do=OD=外径 Di=ID=内径 Dm=MD=中径=Do-d N=总圈数 Nc=有效圈数=N-2 拉力弹簧 拉力弹簧的 k值与压力弹簧的计算公式相同 ·拉力弹簧的初张力：初张力等于适足拉开互相紧贴的弹簧并圈所需的力，初张力在弹簧卷制成形后发生。拉力弹簧在制作时，因钢丝材质、线径、弹簧指数、静电、润滑油脂、热处理、电镀等不同，使得每个拉力弹簧初始拉力产生不平均的现象。所以安装各规格的拉力弹簧时，应预拉至各并圈之间稍为分开一些间距所需的力称为初张力。
· 初张力=P-（k×F1）=最大负荷-（弹簧常数×拉伸长度） · 拉力弹簧的设计数据，除弹簧尺寸外，更需要计算出最大负荷及变位尺寸的负荷； · 弹簧常数：以k表示，当弹簧被拉伸时，每增加1mm距离的负荷(kgf/mm)； · 弹簧常数公式（单位：kgf/mm）： G=线材的钢性模数：碳钢丝G=79300 ；不锈钢丝G=697300，磷青铜线G=4500 ，黄铜线G=350 d=线径 Do=OD=外径 Di=ID=内径 Dm=MD=中径=Do-d N=总圈数 扭力弹簧 · 弹簧常数：以 k 表示,当弹簧被扭转时，每增加1°扭转角的负荷 (kgf/mm). · 弹簧常数公式（单位：kgf/mm）: E=线材之钢性模数：琴钢丝E=21000 ,不锈钢丝E=19400 ,磷青铜线E=11200，黄铜线E=11200 d=线径 Do=OD=外径 Di=ID=内径 Dm=MD=中径=Do-d N=总圈数
弹力计算公式 压力弹簧 初拉力计算 F0=〖｛π3.14×d3｝÷(8×D)〗×79mpa F0=｛3.14×(5×5×5)÷(8×33)｝×79=117 kgf 1.压力弹簧的设计数据，除弹簧尺寸外，更需要计算出最大负荷及变位尺寸的负荷； 2.弹簧常数：以k表示，当弹簧被压缩时，每增加1mm距离的负荷(kgf/mm)； 3.弹簧常数公式（单位：kgf/mm）； K=(G×d4)/(8×D3×Nc) G=线材的钢性模数：琴钢丝G=8000 ；不锈钢丝G=7300 ，60Si2MnA钢丝G=7900，磷青铜线G=4500 ，黄铜线G=3500 d=线径(钢丝直径) D=中径 N=总圈数 Nc=有效圈数 F=运动行程(550mm) 弹簧常数计算范例： 线径=5.0mm , 中径=20mm , 有效圈数=9.5圈,钢丝材质=不锈钢丝 K=(G×d4)/(8×D3×Nc)=(7900×54)/(8×203×9.5)=8.12kgf/m m×(F=100)=812 kgf 拉力弹簧 拉力弹簧的初张力：初张力等于适足拉开互相紧贴的弹簧并圈所需的力，初张力在弹簧卷制成形后发生。拉力弹簧在制作时，因钢丝材质、线径、弹簧指数、静电、润滑油脂、热处理、电镀等不同，使得每个拉力弹簧初始拉力产生不平均的现象。所以安装各规格的拉力弹簧时，应预拉至各并圈之间稍为分开一些间距所需的力称为初张力。 初张力=P-（k×F1）=最大负荷-（弹簧常数×拉伸长度） 扭力弹簧 弹簧常数：以k 表示,当弹簧被扭转时，每增加1°扭转角的负荷(kgf/mm) 弹簧常数公式（单位：kgf/mm）： K=(E×d4)/(1167×D×p×N×R) E=线材之钢性模数：琴钢丝E=21000，不锈钢丝E=19400 ，磷青铜线E=11200 ， 黄铜线E=11200 d=线径(钢丝直径) D=中径 N=总圈数 R=负荷作用的力臂 p=3.1416
实验十三、粗略测算大气压强的实验 【实验目的】： 粗略估算大气压强的数值。 【实验器材】： 注射器；弹簧测力计；细线；橡皮帽；刻度尺。 【实验原理】： P=F/S 知识依据：二力平衡（利用注射器的活塞受到弹簧测力计和大气压力处于平衡状态时，即二 力平衡。） 【实验步骤】： ①把注射器的活塞推至注射器针筒的底端，然后用橡皮帽封住注射器小孔； ②如图甲所示，用细线拴住注射器活塞颈部，使线的一端与弹簧测力计的挂钩相连，然后水平向右慢慢拉动针筒，当活塞刚开始滑动时，记下弹簧测力计的示数为F； ③读出注射器针筒上有刻度部分的容积V； ④用刻度尺测出注射器针筒上有刻度部分的长度L。 【实验记录】： 大气对活塞的压力F/N 注射器的容 积V/ml 注射器有刻度的部 分的长度l/cm 活塞的横截 面积S/m2 大气压的值 P/Pa 【数据处理】： ①注射器近似圆柱体，由体积公式可以算出活塞的横截面积S=V/L ②根据公式p=求出大气压强； 【考点方向】
1、该实验求出的大气压是估测数值，和真实的大气压数值存在差距主要原因是两方面： 答：一、活塞与注射器之间存在摩擦；二、空气难以排尽。 2、若不考虑其它因素，根据二力平衡的知识可知，研究对象在水平方向所受的大气压力与拉力大小相等。 3、注射器顶端装针头处空气无法排尽，这将会使测量结果偏小。 4、空气无法排尽可以采取的方法是：将注射器内抽满水，端口向上推动活塞排水，使得顶端保留水，再封口。 5、实验前在活塞周围涂抹润滑油主要好处有：一、减小摩擦；二、增加气密性。 6、实验过程中让弹簧测力计和注射器保持在水平方向目的：可以减小活塞自身重力对实验的影响，从而提高实验的精确程度。 7、当弹簧测力计量程不够时或者为了拉动时更省力可以采取的方法是：可换用小量程注射器。（减小活塞的横截面积） 8、该实验的原理依据是：P=F/S。 知识依据：二力平衡（利用注射器的活塞受到弹簧测力计和大气压力处于平衡状态时，即 二力平衡。） 9、把注射器的活塞推到注射器筒的底端，这样做的目的是排尽筒内空气，密封注射器。（从而使得作用在活塞上的力只有大气压力和弹簧测力计拉力） 10、实验过程中应该水平方向、缓慢匀速拉动注射器筒，当注射器的活塞刚被拉动时，记下弹簧测力计的示数，此时拉力等于大气压力。 11、实验过程中为了减小活塞与筒壁之间的摩擦除了采用涂抹润滑油外，还可以采用：在用橡皮套封住注射器端口前，将其注射器水平放置，用弹簧测力计匀速拉动活塞，测出摩擦力的大小，密封端口后再次拉动测得的弹簧测力计示数减去摩擦力就是大气压力。 12、如果考虑活塞和筒壁之间摩擦力对实验的影响，所测的大气压值应该比标准值偏大。 【创新母题】：小明利用最大刻度值标有2.5mL的一次性注射器等器材，对大气压的值进行测量。实验步骤如下： A、把注射器的活塞推至注射器筒的底端，然后用橡皮帽封住注射器的小孔； B、用细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部，绳的另一端与弹簧测力计的挂钩相连，沿正确的方向慢慢拉动注射器筒，当注射器的活塞刚开始滑动时记下弹簧测力计示数F=7.5N； C、测出注射器的全部长度L=4cm.
弹簧的计算 1、压力弹簧 压力弹簧的设计数据，除弹簧尺寸外，更需要计算出最大负荷及变位尺寸的负荷； 弹簧常数：能K 表示，当弹簧被压缩时，每增加1mm 距离的负荷（kgf/mm ）； 弹簧常数公式（单位：kgf/mm ）： Nc Dm d G K ???=34 8 G=线材的钢性模数： 琴钢丝G=8000；不锈钢丝G=7300；磷青铜线G=4500；黄铜线G=3500 d=线径 Do=OD=外径 Di=ID= 内径 Dm=MD=中径=Do-d N=总圈数 Nc=有效圈数=N-2 KX F = F=弹力 K=刚度系数
弹簧常数计算范例： 线径=2.0mm ，外径=22mm ，总圈数=5.5圈，钢丝材质=琴钢丝 mm kgf Nc Dm d G K /571.05 .320828000834 34=???=???=
2、拉力弹簧 拉力弹簧的K 值与压力弹簧的计算公式相同 拉力弹簧的初张力：初张力等于适足拉开互相紧贴的弹簧并圈所需要的力，初张力在弹簧卷制成形后发生。拉力弹簧在制作时，因钢丝材质、线径、弹簧指数、静电、润滑油脂、热处理、电镀等不同，使得每个拉力弹簧初始拉力产生不平均的现象。所以安装各规格的拉力弹簧时，应预拉至各并圈之间稍为分开一些间距所需的力称为初张力。 初张力=?-=)1(F k P 最大负荷-（弹簧常数?拉伸长度） 3、扭力弹簧 弹簧常数：以K 表示，当弹簧被扭转时，每增加 ?1 扭转的负荷
（kgf/mm ）. 弹簧常数公式（单位：kgf/mm) R N p Dm d E K ?????=11674 E=线材之钢性模数：琴钢丝E=21000，不锈钢丝E=19400，磷青铜线E=11200,黄铜线E=11200 d=线径 Do=OD=外径 Di=ID= 内径 Dm=MD=中径=Do-d N=总圈数 R=负荷作用的力臂 p= 3.1416
冲压模具弹簧的压缩量和计算 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！ 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 在一套冲压模具中，需要用到比较多的弹性材料，其中包括各种不同规格的弹簧、优力胶、氮气弹簧等，按照不同的需要选用不同的弹性材料。像折弯、冲孔一般用普通的扁线弹簧就可以了，比如棕色弹簧，也称为咖啡色弹簧；如果力量不够就加氮气弹簧，当然成本要高一点；优力胶一般用于拉深模具、整形模具、或整平面度用。 拉深模具用优力胶非常不错，当然也可以选用氮气弹簧。其他的像顶料销、浮块、两用销等一般用线簧或黄色弹簧，只要可以脱料、不把产品顶出印子、顶变形就好了。优力胶的特点就是力量比较均衡，然而其寿命比较短，生产一段时间就可能裂掉了、不行了、萎掉了，因此一般比较少用，通常比较常用氮气弹簧。整平面度优力胶用的多。 弹簧包括扁线弹簧、线簧等，弹簧的目的就是脱料、压料，弹簧力度的大小，关系着模具生产是否顺利、打出来的产品是否合格等。弹簧力量小了，有可能会造成产品变形、模具不脱料、产品不好从模具里面拿出来、带料，刀口、冲头容易磨损等各种问题。 扁线弹簧一般按颜色划分为：棕色、绿色、红色、蓝色、黄色，力量也依次减弱，颜色不同，力量大小就不同，压缩量也不同。 有一个土方法可以计算弹簧的压缩量：事先测量一下弹簧的总高度，再把弹簧放台虎钳中，锁死，然后用卡尺测量一下弹簧被夹死之后剩下的长度，再用弹簧的总长度减去这个数，再除以总长度即可，此方法任何弹簧通用，比如棕色弹簧长度为60mm，被虎钳夹死后应该还剩下45.6左右，然后你再用60减去45.6等于14.4，再用14.4除以60，结果等于0.24，这就是它的压缩量。
第15章弹簧元件 弹簧元件的的功用和类型 弹簧受外力作用后能产生较大的弹性变形，在机械设备中广泛应用弹簧作为弹性元件。弹簧的主要功用有：1）控制机构的运动或零件的位置，如凸轮机构、离合器、阀门以及各种调速器中的弹簧；2）缓冲及吸振，如车辆弹簧和各种缓冲器中的弹簧；3）储存能量，如钟表、仪器中的弹簧；4）测量力的大小，如弹簧秤中的弹簧。 弹簧的种类很多，从外形看，有螺旋弹簧、环形弹簧、碟形弹簧、平面涡卷弹簧和板弹簧等。 螺旋弹簧是用金属丝（条）按螺旋线卷饶而成，由于制造简便，所以应用最广。按其形状可分为：圆柱形（下图a、b、d）、截锥形（下图c）等。按受载情况又可分为拉伸弹簧（下图a）、压缩弹簧（下图b、c）和扭转弹簧（下图d）。 环形弹簧（下图a）和碟形弹簧（下图b）都是压缩弹簧，在工作过程中，一部分能量消耗在各圈之间的摩擦上，因此具有很高的缓冲吸振能力，多用于重型机械的缓冲装置。 平面涡卷弹簧或称盘簧（下图c），它的轴向尺寸很小，常用作仪器和钟表的储能装置。 板弹簧（下图d）是由许多长度不同的钢板叠合而成，主要用作各种车辆的减振装置。 本章主要介绍圆柱螺旋拉伸、压缩弹簧的结构和设计。 圆柱螺旋拉伸、压缩弹簧的应力与变形 一、弹簧的应力 圆柱螺旋拉伸及压缩弹簧的外载荷（轴向力）均沿弹簧的轴线作用，它们的应力和变形计算是相同的。现以圆柱螺旋压缩弹簧为例进行分析。 下左图所示为一圆柱螺旋压缩弹簧，轴向力F作用在弹簧的轴线上，弹簧丝是圆截面的，直径为d，弹簧中径为D2，螺旋升角为a。一般，弹簧的螺旋
升角a很小（a<9°），可以认为通过弹簧轴线的截面就是弹簧丝的法截面。由力的平衡可知，此截面上作用着剪力F和扭矩T=FD2/2。 如果不考虑弹簧丝的弯曲，按直杆计算，以W T表示弹簧丝的抗扭截面系数，则扭矩T在截面引起的最大扭切应力（上右图）为 若剪力引起的切应力为均匀分布，则切应力 弹簧丝截面上的最大切应力τ发生在内侧，即靠近弹托轴线的一侧，其值为 令 则弹簧丝截面上的最大切应力为 式中：C称为旋绕比，或称为弹簧指数，是衡量弹簧曲率的重要参数；抬号内的第二项为切应力τ″的影响。 较精确的分析指出，弹簧丝截面内侧的最大切应力（上左图）及其强度条
圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧的设计计算 (一)几何参数计算普通圆柱螺旋弹簧的主要几何尺寸有：外径D、中径D2、内径D1、节距p、螺旋升角α及弹簧丝直径d。由下图圆柱螺旋弹簧的几何尺寸参数图可知，它们的关系为： 式中弹簧的螺旋升角α，对圆柱螺旋压缩弹簧一般应在5°～9°范围内选取。弹簧的旋向可以是右旋或左旋，但无特殊要求时，一般都用右旋。 圆柱螺旋弹簧的几何尺寸参数 普通圆柱螺旋压缩及拉伸弹簧的结构尺寸计算公式见表([color=#0000ff 普通圆柱螺旋压缩及拉伸弹簧的结构尺寸（mm）计算公式)。
普通圆柱螺旋压缩及拉伸弹簧的结构尺寸（mm）计算公式 参数名称及代号 计算公式 备注压缩弹簧拉伸弹簧 中径D2D2=Cd 按普通圆柱螺旋弹簧尺寸系列表取标准值 内径D1D1=D2-d 外径D D=D2+d 旋绕比C C=D2/d 压缩弹簧长细比 b b=H0/D2 b在1～5.3的范 围内选取 自由高度或长度 H0H0≈pn+(1.5～2)d （两端并紧，磨平） H0≈pn+(3～3.5)d （两端并紧，不磨 H0=nd+钩环轴向长 度
平） 工作高度或长度 H1,H2,…,H n H n=H0-λn H n=H0+λnλn--工作变形量有效圈数n根据要求变形量按式（16-11）计算n≥2 总圈数n1n1=n+(2～2.5)（冷 卷） n1=n+(1.5～2) （YII型热卷） n1=n 拉伸弹簧n1尾数 为1/4,1/2,3/4整 圈。推荐用1/2圈 节距p p=(0.28～0.5)D2p=d 轴向间距δδ=p-d 展开长度L L=πD2n1/cosα L≈πD2n+钩环展 开长度 螺旋角αα=arct g(p/πD2) 对压缩螺旋弹簧，推荐α=5°～ 9°