拉伸弹簧的设计计算PPT课件

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《弹力弹簧测力计》教学课件(19张PPT)

二、弹簧测力计
原理：弹簧受到压力或拉力而发生形变，在一定范围内，拉力或压力越大，弹簧的形变就越大。
新知探究
2、弹簧测力计的结构
弹簧测力计的结构
测量力的大小的工具叫做测力计。利用弹簧受到的拉力越大，就伸得越长的道理做成的测力计，叫做弹簧测力计。
二、弹簧测力计
新知探究
挂钩
拉杆
2）使用时：
注意：倒挂测量，会使测量值偏大
3、弹簧测力计的使用
二、弹簧测力计
新知探究
3）错误的使用方法
不能倒挂使用
受力没有通过弹簧中心轴线
3、弹簧测力计的使用
二、弹簧测力计
新知探究
____N
___N
___N
0.4
1
1.4
4）读出下面各弹簧秤的示数
3、弹簧测力计的使用
二、弹簧测力计
新知探究
4、其他弹簧测力计
单位
指针
刻度盘
挂钩
拉杆
单位
刻度
弹簧
弹簧封闭在内部
新知探究
3、弹簧测力计的使用
二、弹簧测力计
新知探究
用前三看：一看量程：观察测量范围，选择量程合适的测力计二看指针是否指在零刻度三看最小分度值，决定弹簧测力计的精确度
1）使用前：
二、弹簧测力计
3、弹簧测力计的使用
新知探究
一会检查：测量前，用手轻轻地来回拉动几次，避免指针、弹簧和外壳之间的摩擦而影响测量的准确性。二会放：测量时，沿着弹簧的中心轴线施力三会看：视线要与刻度面垂直，应保持测力计处于静止或匀速直线运动状态四会读：无需估读，指针靠近哪条刻度线就读取哪条刻度线的值
第六章力和运动
弹力弹簧测力计
用力分别拉弹簧、橡皮筋和挤压橡皮泥、面团；松手后，结果有什么不同？

拉伸弹簧的设计计算知识讲解

拉伸弹簧的设计计算
学习内容
§15—1 概述 §15—2 弹簧的制造、材料和许用应力 §15—3 圆柱螺旋拉伸、压缩弹簧的
设计计算
学习要求：
1.了解弹簧的功用、种类结构材料和制造工艺等基础知识；
2.了解弹簧的工作特点、特性曲线、刚度和稳定性等基本概念；
3.熟悉圆柱螺旋压缩、拉伸弹簧的设计计算，主要包括强度和刚度计算、基本参数和几何尺寸计算、结构设计、特性曲线等。
制造弹簧的弹簧丝展开长度：对于压缩弹簧： L D2n1
cos
式中为未加载时的螺旋升角，一般 5o ~9o
对于拉伸弹簧： L D2n1 l cos
式中 l 为拉伸弹簧挂钩部分的展开长度。
小结：
• 强度计算－用来决定弹簧丝的直径d; • 刚度计算－用来决定弹簧有效工作圈数n; • 结构尺寸计算－用来确定结构尺寸及绘制
K d 441C C.614K0F.C 621C5
C —弹簧指数（旋绕比）。
C D2 d
卷绕困难,且工作时弹簧内侧应力
C
弹簧不稳定,易颤动. 通常C=5～
10
圆柱螺旋拉伸、压缩弹簧的设计计算
三、弹簧的刚度计算
1、弹簧的变形
8G FD d243n8G FCd3
2、弹簧刚度和圈数
弹簧刚度 k F Gd
制造图纸； • 稳定性验算－对压缩弹簧以高径比做稳定
性验算，若不满足应调整结构参数或设置导套．
祝同学们学习顺利！
思考题与习题
• 1 金属弹簧按形状和承受载荷的不同，有哪些主要类型？哪种弹簧应用最广？
• 2 对制造弹簧的材料有哪些主要要求？常用金属材料有哪些？
• 3 什么是弹簧的特性曲线？弹簧的刚度是如何定义的？

《弹簧测力计》ppt课件

正确使用弹簧测力计的注意事项：（1）拿起测力计，先检查指针是不是指在“0”的位置，若不是需要先调零；
教科版小学科学四年级上册《弹簧测力计》
正确使用弹簧测力计的注意事项：（2）读数时，视线与指针相平；
教科版小学科学四年级上册《弹簧测力计》
正确使用弹簧测力计的注意事项：（3）测量的力不能超过测力计刻度标出的最大数量。
《弹簧测力计》
教科版小学科学四年级上册《弹簧测力计》
弹簧摇马
教科版小学科学四年级上册《弹簧测力计》
拉力器
教科版小学科学四年级上册《弹簧测力计》
彩虹圈
教科版小学科学四年级上册《弹簧测力计》
床垫
教科版小学科学四年级上册床垫
教科版小学科学四年级上册《弹簧测力计》
弹簧测力计
教科版小学科学四年级上册《弹簧测力计》
提环
指针挂钩
弹簧刻度板
教科版小学科学四年级上册《弹簧测力计》
用力慢慢拉挂钩，拉力越大，弹簧伸得越长，指针就越往下移动。
教科版小学科学四年级上册《弹簧测力计》
0.1N 5N
力的单位是牛顿，简称牛，用符号
N表示。
1N
教科版小学科学四年级上册《弹簧测力计》
5N
教科版小学科学四年级上册《弹簧测力计》
体验：
用手慢慢拉弹簧测力计的挂钩，分别使指针指向1N、2N、5N，感受不同大小的力。
教科版小学科学四年级上册《弹簧测力计》
测量物体的重力大小
锁
木块
磁铁
教科版小学科学四年级上册《弹簧测力计》
测量时，请注意：
（1）检查弹簧测力计，并调零；（2）先估测物体的重力大小，后实测；（3）认真填写实验结果。
教科版小学科学四年级上册《弹簧测力计》

机械设计课件-弹簧

特性曲線：呈非線性，變形取決於比值h/t變化。
重要特性：當h/t≈1.5時，中間一段接近於水準。
D1 F
F
h t =2.75
h
h t =0.5
t D
h t =1.5
浙江大學專用
簧片變平點
O
1
2
3
4 y /t
碟形彈簧組合形式對合式組合彈簧----
變形量增加，承載力不變。
摩擦消耗的能量-----陰影面積
缺點：用作高精度控制彈簧時，對材料和製造工藝（加工精度、熱
處理）要求較嚴，製造困難。
浙江大學專用
浙江大學專用
失穩
加裝導向杆加裝導向套
3. 拉伸彈簧的結構特點
a) 各圈相互並緊d =0；
b) 製作完成後具有初拉力； c) 端部做有拉鉤，以便安裝和加載。
拉鉤形式：半圓鉤環型、圓鉤環型、轉鉤、可調轉鉤。
改進後的結構
拉伸彈簧的結構尺寸計算與壓縮彈簧相同。
浙江大學專用
二、彈簧設計計算步驟
有足夠的強度設計要求：符合載荷---變形曲線的要求（剛度要求）
↑ → 吸振能力↑ F
加載
卸載
疊合式組合彈簧---- 在變形量不變時，承載力大大增加。摩擦阻尼大，特別適用於緩衝和吸振複合式彈簧：可同時增加變形量和承載能力
浙江大學專用
優點：變形量小、承載能力大、在受載方向空間尺寸小。
用途：常用作重型機械、飛機等的強力緩衝彈簧，以及在離合器、
減壓閥、密封圈、自動控制機構中獲得了廣泛地應用。
G( d
/
4
2)ds / 32)
8FD22ds
G d 4
鋼：G=8×104 Mpa, 青銅：G=F4×104 Mpa

《弹簧问题能量》课件

此外，随着实验技术的不断发展和完善，将会有更多的实验数据和结果涌现出来，为弹簧问题能量的研究提供更加全面的数据支持。同时，研究者们也将更加注重将理论研究成果应用于实际工程中，推
03
弹簧问题的能量守恒
弹簧振动的能量守恒
总结词
在理想情况下，弹簧振动的系统中的能量是守恒的，即动能和势能之和保持不变。
详细描述
当弹簧振子在平衡位置附近振动时，动能和势能相互转化，但总量保持不变。这是基于能量守恒定律的原理。
弹簧振动的能量损失
总结词
在实际情况下，由于阻尼的存在，弹簧振动的能量会有损失。
《弹簧问题能量》ppt课件
目录
• 弹簧的基本性质 • 弹簧振动的动力学 • 弹簧问题的能量守恒 • 弹簧问题的应用实例 • 总结与展望
01
弹簧的基本性质
弹簧的弹性系数
总结词
描述弹簧的弹力特性
详细描述
弹簧的弹性系数是描述弹簧弹力特性的物理量，它表示弹簧在单位形变量下所产生的弹力。弹性系数的大小取决于弹簧的材料、形状和尺寸等因素。
在振动过程中，弹簧的动能和弹性势能相互转化，同时由于阻尼的存在，一部分能量转化为内能或声能等其他形式的能量。
弹簧振动的阻尼效应
阻尼效应是弹簧振动中的一个重要现象，它描述了振动系统能量的耗散。
阻尼效应的产生机制包括内部摩擦、空气阻力等，阻尼效应的大小取决于阻尼系数，阻尼系数越大，能量耗散越快。
05
总结与展望
弹簧问题能量的研究意义
弹簧问题能量研究有助于深入理解力学系统的基本原理和特性，为解决实际问题提供理论支持。
弹簧问题能量的研究有助于推动力学领域的发展，为相关学科提供新的思路和方法。
弹簧问题能量的研究具有实际应用价值，可以为工程设计和优化提供理论依据，提高产品的性能和稳定性。

拉伸弹簧的设计计算共24页

拉伸弹簧的设计计算
•
6、黄金时代是在我们的前面，而不在们的后面。
•
7、心急吃不了热汤圆。
•
8、你可以很有个性，但某些时候请收敛。
•
9、只为成功找方法，不为失败找借口 (蹩脚的工人总是说工具不好)。
•
10、只要下定决心克服恐惧，便几乎能克服任何恐惧。因为，请记住，除了在脑海中，恐惧无处藏身。-- 戴尔．卡耐基。
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
END

机械设计课件第16章弹簧

根据应用场景和需求确定弹簧的设计参数。
计算公式
使用弹簧设计公式计算与各种参数有关的数值。
软件辅助
借助设计软件进行弹簧设计和优化。
弹簧的计算方法
弹簧的计算方法包括静态计算、疲劳寿命估算、应力分析等。采用适当的计算方法可确保设计的弹簧满足可靠性和功能要求。
弹簧的应用
1
汽车工业
悬挂系统、座椅支撑结构等。
机械设计课件第16章弹簧
欢迎来到机械设计课件第16章，我们将一起学习关于弹簧的重要知识。在这个章节中，我们将深入了解弹簧的概述、分类、材料、设计、计算方法、应用以及总结和复习。
弹簧的概述
弹簧是一种能储存弹性势能的零件，在机械设计中扮演着重要的角色。它们可以用于各种应用，提供力学支持和调节功能。
2
机械制造
压力控制装置、顶针机构、机器自动升降装置等。
3
家电行业

弹簧开关、弹簧片等。保证家电产品的功能和耐用性。
总结和复习
本章我们深入学习了弹簧的概述、分类、材料、设计、计算方法和应用。通过这些知识，您将能够从容地应对各种机械设计项目中与弹簧有关的挑战。
弹簧的分类
压缩弹簧
被用于产生压缩力的弹簧类型。常见的例子是坐垫弹簧和门闩弹簧。
拉伸弹簧
被用于产生拉伸力的弹簧类型。例如，悬挂在车辆上的弹簧。
扭转弹簧
被用于扭转力矩传递的弹簧类型。一些例子是发条弹簧和扭力杆。
弹簧的材料
• 碳钢 • 合金钢 • 不锈钢 • 钛合金 • 铜合金 •等
弹簧的设计
需求分析

圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧的设计计算

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(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bb=H0/D2b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，不磨平）H0=nd+钩环轴向长度⼯作⾼度或长度H1,H2,…,HnHn=H0-λn Hn=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/cosαL≈πD2n+钩环展开长度螺旋⾓αα=arctg(p/πD2)对压缩螺旋弹簧，推荐α=5°～9°(⼆)特性曲线弹簧应具有经久不变的弹性，且不允许产⽣永久变形。

因此在设计弹簧时，务必使其⼯作应⼒在弹性极限范围内。

在这个范围内⼯作的压缩弹簧，当承受轴向载荷P时，弹簧将产⽣相应的弹性变形，如右图a所⽰。

为了表⽰弹簧的载荷与变形的关系，取纵坐标表⽰弹簧承受的载荷，横坐标表⽰弹簧的变形，通常载荷和变形成直线关系(右图b)。

弹簧PPT课件

30
联轴器
普通圆柱螺旋拉伸、压缩弹簧的结构尺寸计算公式见表16-4
31
联轴器
32
联轴器
二、特性曲线
弹簧应具有经久不变的弹性。在设计弹簧时，应使其工作
应力在弹性极限范围内。表示弹簧载荷和变形的关系曲线称
为特性曲线。弹簧的特性曲线作为检验和试验时的依据之一，
通常应绘制在弹簧的工作图中。
圆柱压缩螺旋弹簧的特性曲线
4) 试算弹簧丝直径d′
8CF
由 K d2 [ ] 可得
d' 1.6
FmaxKC
42
联轴器
5) 根据变形条件求出弹簧工作圈数：对于有预应力的拉伸弹簧
由
max
8(Fmax F0)C3n Gd
可见，最大剪应力产生在弹簧丝截面内侧的m点。
40
联轴器
KF
d2
/
(12C) 4
为了使弹簧本身较为稳定，不致颤动和过软，Ｃ值不能太大；但为避免卷绕时弹簧丝受到强烈弯曲，Ｃ值又不应太小。
因为2C>>1，故可以忽略τF的影响。则弹簧丝内侧的最大剪应力及强度条件可表示为
8CF
K d2 [ ]
41
为了使弹簧在压缩后保持一定的弹性，设计时还应考虑在最大载荷作用下，各圈之间仍需保持一定的间距δ1。δ1 的大小一般推荐为： δ1=0.1d≥0.2mm。
17
联轴器
18
联轴器
19
联轴器
20
联轴器
2、圆柱螺旋弹簧的制造
螺旋弹簧的制造工艺包括：卷制
挂钩的制作或端面圈的精加工热处理
工艺试验及强压处理
kF
F
Gd 4 8D3n
Gd 8C 3n

拉伸弹簧的设计计算24页PPT

的头脑有特别的亲和力。 27、自信是人格的核心。
28、目标的坚定是性格中最必要的力量泉源之一，也是成功的利器之一。没有它，天才也会在矛盾无定的迷径中，徒劳无功。- -查士德斐尔爵士。 29、困难就是机遇。--温斯顿．丘吉尔。 30、我奋斗，所以我快乐。--格林斯潘。
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特

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1、弹簧的变形
8G FD d243n8G FCd3
2、弹簧刚度和圈数
弹簧刚度 k F Gd
8C3n
弹簧的有效圈数
n
G2d
8F2C3
Gd 8C3k
弹簧的总圈数 n1n(1.5~2.5)圈
2021
圆柱螺旋拉伸、压缩弹簧的设计计算
3、弹簧的稳定性验算
压缩弹簧的自由高度H0与中径D2之比称为高径比，
2、弹簧的许用应力
弹簧材料的许用应力与弹簧的受载循环次数有关. 2021
§15—3 圆柱螺旋压缩(拉伸)弹簧的设计计算
一、弹簧特性线(压缩弹簧)
dd
曲线．
预紧力F1称为弹簧的最小载荷。Fmax(F2)为弹簧所承受
H0 H1 H2
的最大工作载荷，此时，弹
2021
思考题与习题
6.设计一圆截面簧线的压缩螺旋弹簧。当最大工作载荷Fmax=1000N时，其对应的变形λmax＝15mm，所受载荷为静载荷。
§15—2 圆柱螺旋弹簧的结构、制造及材料
一、圆柱螺旋弹簧的结构
1、压缩弹簧弹簧两端的端面圈与邻
圈并紧，不参与弹簧变形，只起支承的作用，俗称
死圈。
d
p
d1
H0
d
(3/4)d
D1 D2 D
并紧不磨平端
并紧磨平端
2021
圆柱螺旋弹簧的结构、制造及材料
2、拉伸弹簧
H0 p
D D2 D1
如图，圆柱螺旋拉伸弹簧不受外力的自由状态，此时弹簧各圈应互相并拢。拉伸弹簧分无初拉力和有初拉力两种。
• 2 对制造弹簧的材料有哪些主要要求？常用金属材料有哪些？
• 3 什么是弹簧的特性曲线？弹簧的刚度是如何定义的？
• 4 对制造弹簧的材料有哪些主要要求？常用金属材料有哪些？
2021
思考题与习题
5.已知圆柱螺旋压缩弹簧中径D2=16mm，弹簧丝直径d＝3mm，材料为碳素弹簧钢丝C 级,Ⅲ类弹簧，承受静载荷，弹簧工作圈数n＝ 4，支承端部并紧磨平。试计算： 1)弹簧所能承受的最大载荷Fmax及最大载荷下的变形量λmax 2)弹簧节距t，自由高度Ho及弹簧工作圈数n ； 3)计算弹簧所需钢丝长度；
2021
概述
2021
概述
•图示为螺旋压缩弹簧和拉伸弹簧。压簧在自由状态下各圈间应留有一定的余留
间隙d1。为使载
荷沿弹簧轴线传递，弹簧的两端各有3/4～5/4圈与邻圈并紧，称为死圈。死圈端部必须磨平。
圆柱形螺旋弹簧的结构
2021
概述
本章主要介绍圆柱螺旋拉伸、压缩弹簧 2021
d/4
2021
d
拉伸弹簧的端部结构形式
圆柱螺旋弹簧的结构、制造及材料
二、圆柱螺旋弹簧的制造
弹簧的卷制方法有冷卷法和热卷法
三、圆柱螺旋弹簧的材料及许用应力
1、弹簧的材料
要求弹簧材料应具有高的弹性极限和疲劳极限，足够的韧性和塑性，良好的热处理性能。常用的弹簧材料有：碳素弹簧钢（如60、75、65Mn等）、硅锰弹簧钢（如60Si2MnA）、铬钒弹簧钢（如50Cr-VA）、不锈钢（如1Cr18Ni9）及青铜（如QBe2）等。
F3
F
F max
簧高度压缩到H2，相应变形为λmax，该时刻弹簧各圈之间
O
F1
U
仍应保留δ1的间隙，称为余隙。
1
2
max
3
H3
F3为弹簧的极限载荷。弹簧的工作行程λ2= λmax-λ1 2021
载荷-变形特性线图
圆柱螺旋拉伸、压缩弹簧的设计计算
二、圆柱螺旋拉压弹簧的强度计算
1、弹簧受力
F D2/2
2.了解弹簧的工作特点、特性曲线、刚度和稳定性等基本概念；
3.熟悉圆柱螺旋压缩、拉伸弹簧的设计计算，主要包括强度和刚度计算、基本参数和几何尺寸计算、结构设计、特性曲线等。
2021
§15—1 概述
一、弹簧的功用
弹簧是一种弹性的元件，它具有刚度小、变形大、在载荷作用下易产生较大弹性变形等特点，在各类机械中应用十分广泛。
机械设计基础
第四十八讲
主讲教师：曾平
2021
学时：４８
第十五章弹簧
学习内容学习要求思考题与习题
2021
学习内容
§15—1 概述 §15—2 弹簧的制造、材料和许用应力 §15—3 圆柱螺旋拉伸、压缩弹簧的
设计计算
2021
学习要求：
1.了解弹簧的功用、种类结构材料和制造工艺等基础知识；
小结：
• 强度计算－用来决定弹簧丝的直径d; • 刚度计算－用来决定弹簧有效工作圈数n; • 结构尺寸计算－用来确定结构尺寸及绘制
制造图纸； • 稳定性验算－对压缩弹簧以高径比做稳定
性验算，若不满足应调整结构参数或设置导套．
2021
祝同学们学习顺利！
2021
思考题与习题
• 1 金属弹簧按形状和承受载荷的不同，有哪些主要类型？哪种弹簧应用最广？
当压缩弹簧承受
轴向载荷F的作用时，
钢丝剖面A-A上作用
F
D2 2
T''
着横向力F和扭矩T，
A-A剖面呈椭圆形，
现取垂直于钢丝轴
线的剖面B-B。
B
F
D2 2
M
A
N
Q
F
A
B
F
F D2/2
m d
T
=F
D2 2
n 剖面B-B
F
2021
圆柱螺旋拉伸、压缩弹簧的设计计算
2、弹簧应力
压缩弹簧最大切应力
发生在弹簧丝内侧,其
值为:
max
8CF
Kd2
式弹中簧:K丝—直曲径度d系: 数
max=K
=F+T
F
T
BB
m
n
K d 441C C.614K0F.C 621C5
C —弹簧指数（旋绕比）。
C D2 d
卷绕困难,且工作时弹簧内侧应力
C
弹簧不稳定,易颤动. 通常C=5～
2021
10
圆柱螺旋拉伸、压缩弹簧的设计计算
三、弹簧的刚度计算
以b表示,要求 b H 0 b
D2
当弹簧两端固定时，[b]=5.3；当弹簧一端固定，另一端铰支时，[b]=3.7。
制造弹簧的弹簧丝展开长度：对于压缩弹簧： L D2n1
cos
式中为未加载时的螺旋升角，一般 5 ~9
对于拉伸弹簧： L D2n1 l cos
式中 l 为拉伸弹簧挂钩部分的展开长度。 2021
弹簧的主要功用有：
（1）控制机构的位置和运动；（2）缓冲及吸振；（3）储存能量；（4）测量力和力矩。
2021
概述
二、弹簧的类型按弹簧承受的载荷分：
拉伸弹簧压缩弹簧扭转弹簧弯曲弹簧
按照弹簧的形状分：
螺旋弹簧环形弹簧碟形弹簧板簧盘簧
螺旋弹簧是用弹簧丝卷绕制成的，由于制造简便，所以应用最广。在一般机械中，最常用的是圆柱螺旋弹簧。