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20.1.1 弹簧功能弹簧是通过其自身产生较大弹性变形进行工作的一种弹性元件。
在各类机器中的应用十分广泛。
其主要功用是：1）控制机械的运动，例如内燃机中控制气缸阀门启闭的弹簧、离合器中的控制弹簧（见图a）；2）吸收振动和冲击能量，例如各种车辆中的减振弹簧（见图b）及各种缓冲器的弹簧等；3）存储和释放能量，例如钟表弹簧（见图c）、枪栓弹簧等；4）测量力的大小，例如弹簧秤（见图d）和测力器中的弹簧等等。
20.2.1 弹簧材料为了保障弹簧能够可靠地工作，其材料除应满足具有较高的强度极限和屈服极限外，还必须具有较高的弹性极限、疲劳极限、冲击韧性、塑性和良好的热处理工艺性等。
表20-2列出了几种主要弹簧材料及其使用性能。
实践中应用最广泛的就是弹簧钢，其品种又有碳素弹簧钢、低锰弹簧钢、硅锰弹簧钢和铬钒钢等。
图20-2给出了碳素弹簧钢丝的抗拉强度极限。
图20-2 碳素钢丝直径与强度的关系表20-2主要弹簧材料及其许用应力表20-2 主要弹簧材料及其许用应力注：1.按受力循环次数N不同，弹簧分为三类：Ⅰ类N>106；Ⅱ类N=103～105以及受冲击载荷的场合；Ⅲ类N<103。
2.碳素弹簧钢丝按机械性能不同分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅱa、Ⅲ四组，Ⅰ组强度最高，依次为Ⅱ、Ⅱa、Ⅲ组。
3.弹簧的工作极限应力τlim：Ⅰ类≤1.67[τ]；Ⅱ类≤1.25[τ]；Ⅲ类≤1.12[τ]。
4.轧制钢材的机械性能与钢丝相同。
5.碳素钢丝的切变模量和弹性模量对0.5～4mm直径有效，>4mm取下限。
20.2.2 弹簧材料选择弹簧材料选择必须充分考虑到弹簧的用途、重要程度与所受的载荷性质、大小、循环特性、工作温度、周围介质等使用条件，以及加工、热处理和经济性等因素，以便使选择结果与实际要求相吻合。
钢是最常用的弹簧材料。
当受力较小而又要求防腐蚀、防磁等特性时，可以采用有色金属。
此外，还有用非金属材料制做的弹簧，如橡胶、塑料、软木及空气等。
计算力：F ＝K △X （K ＝弹性模量，△X=变形量）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 ）：()()Nc Dm d G K ⨯⨯⨯=348/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=3500d=线径Do=OD=外径Di=ID=内径Dm=MD=中径=Do-dN=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）:()()R4⨯⨯/=1167⨯K⨯pN⨯DmdEE=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=11200d=线径Do=OD=外径Di=ID=内径Dm=MD=中径=Do-dN=总圈数R=负荷作用的力臂p=3.1416。
弹簧设计计算已知条件：最小工作压力：F1=15N最大工作压力：F2=210N工作行程：h=15.5mm弹簧外径：D=17mm弹簧直径：d=3mm计算步骤：1），弹簧中径： D2=D-d=17-3=14mm2），弹簧指数C ： 214 4.73D C d === 3），弹簧工作圈数n ：21321()7700015.5322.1(22)8()8(21015)G d n F F C λλ-⨯⨯===-⨯-取 （查表得 剪切弹性模数G=77000）4），修正变形量λ1和λ2（1）最小工作载荷F1 ：2112315.5770003F =F 21014.1822 4.7N λλ-⨯⨯-=-=⨯⨯⨯⨯3（）Gd 8n c （2）弹簧刚度j ： 212101512.58/15.5F F j N mm h --=== （3）变形量λ1和λ21114.1 1.1212.58F mm j λ=== 2221016.6912.58F mm j λ=== 5），弹簧圈间隙δ：216.690.10.13 1.0622d mm n λδ=+=+⨯=（取1mm ） 6）弹簧节距P ：P=δ+d=1+3=4mm 7）弹簧自由高度H 0：01(0.5)221(240.5)392.5H n n d mm δ=+-=⨯+-⨯= （总圈数 n 1=n+2=24）8）实际极限载荷F lim ：lim 12.58221276.76F jn N δ==⨯⨯=弹簧的最大压缩量也就是最大工作负荷下的变形量F：F=Pn/P' 式中：Pn--最大工作负荷，N. Pn=πd^3/(3KD) [ τ ]式中：d--弹簧钢丝直径，mm. D--弹簧中径，mm. K--曲度系数，K=(4c-1)/(4c-4)+ 0.615/c c=D/d[ τ ]--弹簧的许用应力，MPa.P'--弹簧刚度，N/mm. P'=(Pn-P1)/h. 式中：P1--最小工作负荷，N。
圆环形橡胶弹簧静刚度与硬度对应关系的研究橡胶弹簧是一种广泛应用于减震机械的配件，而橡胶弹簧种类繁多，对于生产来说便有了一定的难度。
为了简化生产过程，特研究橡胶刚度与硬度的关系，以便服务于生产。
橡胶硬度是材料自身的特性，刚度是产品的结构特性，没有对应关系，但是产品的结构尺寸一定时，刚度会随硬度的增加而增加，并反映出一定的规律性。
给予研究同种规格尺寸，不同刚度的橡胶弹簧提供一个依据。
标签：橡胶弹簧；刚度；硬度1 绪论1.1 引言与金属弹簧相比，橡胶弹簧具有显著的优点。
包括：①橡胶弹簧的弹性模量远低于金属弹簧；②吸收振动效果好；③可同时承受压缩变形与剪切变形；④形状不受限制；⑤安装拆卸方便，不需要润滑剂；⑥使用寿命长。
1.2 橡胶的特性橡胶是唯一一种具有高弹性的材料。
常温下具有高弹性是橡胶的独具特征，因此橡胶也被称为弹性体。
橡胶的高弹性表现在：①具有特别大的弹性变形，可以被拉伸达到1000%甚至以上，而金属的弹性变形小于1%；②变形后去掉外力，能迅速恢复变形，永久变形很小；③弹性模量特别低，只有105～106Pa；④橡胶的应力应变曲线不会出现屈服现象。
2 实验部分2.1 试验原材料以天然橡胶和顺丁橡胶为主体材料，炭黑220和白炭黑为补强剂，轻质碳酸钙和滑石粉为填充材料，凡士林与机油为软化剂，硫磺硫化体系。
以调整软化剂而改变硬度，进而改变橡胶弹簧刚度。
2.2 产品结构此方案僅局限于对圆环形弹簧的研究，规格尺寸表示为d2*d1*h，d2代表外径，d1代表内径，h代表高度。
此次研究对象为160*40*160的结构。
2.3 主要设备及仪器开炼机，密炼机，平板硫化机，无转子硫化仪，万能试验机。
2.4 式样制备及刚度测试2.4.1 材料的拉压特性在工程中从橡胶弹簧的疲劳程度考虑，通常将其相对变形控制在<15%，这样近似的符合虎克定律。
所以在一般情况下，相距弹簧在拉伸与压缩是的变形和载荷关系，也可以近似地用下式表示：P=EAL（f/h）。
压簧、拉簧、扭簧弹力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=3500d=线径Do=OD=外径Di=ID=内径Dm=MD=中径=Do-dN=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=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=11200d=线径Do=OD=外径Di=ID=内径Dm=MD=中径=Do-dN=总圈数R=负荷作用的力臂p=。
压簧、拉簧、扭簧弹力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=3500d=线径Do=OD=外径Di=ID=内径Dm=MD=中径=Do-dN=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=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=11200d=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=。
橡胶弹簧静态挠度计算公式橡胶弹簧是一种常见的弹性元件，通常用于减震、缓冲和支撑等工程应用中。
在工程设计中，对橡胶弹簧的静态挠度进行准确计算是非常重要的，可以帮助工程师确定弹簧的合适尺寸和材料，以及预测其在实际工作中的性能。
本文将介绍橡胶弹簧静态挠度的计算公式及其相关知识。
橡胶弹簧的静态挠度是指在受到静态加载时，弹簧产生的变形量。
静态挠度的计算需要考虑弹簧的材料特性、几何形状和加载条件等因素。
对于橡胶弹簧而言，其材料特性主要包括弹性模量和泊松比，几何形状则包括弹簧的截面积和长度等。
橡胶弹簧的静态挠度可以通过以下公式进行计算：δ = (F L^3) / (3 E A)。
其中，δ表示弹簧的挠度，F表示加载力，L表示弹簧的长度，E表示弹簧的弹性模量，A表示弹簧的截面积。
在这个公式中，弹簧的挠度与加载力成正比，与弹簧的长度的三次方成正比，与弹簧的弹性模量和截面积成反比。
这意味着，当加载力增大或弹簧长度增加时，弹簧的挠度也会增加；而当弹簧的弹性模量增大或截面积增大时，弹簧的挠度则会减小。
在工程实践中，橡胶弹簧的静态挠度计算不仅需要考虑单个弹簧的情况，还需要考虑多个弹簧组合在一起的情况。
在这种情况下，可以通过将多个弹簧的挠度相加来得到整体系统的挠度。
另外，由于橡胶弹簧在实际工作中可能会受到变形限制或其他约束条件的影响，因此在计算挠度时还需要考虑这些因素。
除了静态挠度的计算公式之外，工程师在设计橡胶弹簧时还需要考虑其他因素，如疲劳寿命、温度效应、环境影响等。
这些因素都会对弹簧的性能产生影响，因此需要在设计过程中进行综合考虑。
总之，橡胶弹簧的静态挠度是一个重要的工程参数，它直接影响着弹簧在实际工作中的性能。
通过合理的计算和设计，可以确保橡胶弹簧在工程应用中发挥最佳的作用。
希望本文介绍的橡胶弹簧静态挠度计算公式及相关知识能够对工程师们在实际工作中有所帮助。
