【正文】 如合金彈簧鋼絲、不銹鋼絲和冷軋鋼帶等。屬于這類鋼材的有高碳彈簧鋼、合金彈簧鋼和不銹鋼等，以高碳彈簧鋼用得最普遍。 17 冷軋彈簧用鋼 主要是依靠冷拉或冷軋而得到尺寸精度高、表面質(zhì)量好和機械性能好的線材或帶鋼。這類鋼在 780℃淬火， 360℃回火后可得到 HRC50~54 的硬度。但是作為彈簧鋼有些數(shù)據(jù)如彈性極限值還不夠完整，可它至少相等于或略高于通常所用的鉻釩鋼和鉻硅鋼，因此在設(shè)計時可以采用鉻硅鋼的數(shù)據(jù)，其熱處理工藝和制作工具時不同，可以采用緩慢加熱至 850℃均熱后轉(zhuǎn)入1280~1310℃的高溫爐內(nèi)，然后油淬至 100℃左右立即在 650~675℃回火 1~2h,這樣可獲得 HRC50~54 的硬度。 除了上述通常采用的碳素鋼和低合金鋼外，某些工具鋼有時也能用作為彈簧鋼，但在國外都沒有將這些列入彈簧鋼系列中。 是適應(yīng)我國國內(nèi)資源自行研制成功的合金彈簧鋼，它是在硅錳彈簧鋼的基礎(chǔ)上加入了微量的鉬、釩、妮、硼等元素，屬于這類鋼的有 55SiMnVB、 55SiMnMoV和石 50SiMnMoVNB 三種，由于這些微量元素的作用，使這三種鋼都有較高的抗拉強度和彈性極限，而且有良好的塑性和韌性，因此適宜作高強度的板彈簧和螺旋彈簧。它主要用于承受高載荷或耐沖擊的彈簧，以及工作溫度低于 350℃的彈簧。 是在硅錳鋼 60Si2MnA中加入了 ~%的鎢，在國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)中有 60Si2MnWA，國外還沒有相應(yīng)的牌號，由于鎢在鋼中易形成難溶碳化物，從而有效地提高了鋼的回火穩(wěn)定性和高溫時的蠕變抗力，使鋼具有一定的紅硬性。 屬于這類鋼的有 60Si2CrA 和 60Si2CrVA，它是以 1%鉻代替了硅錳鋼中的一部分的錳，因而機械性能較高，過熱敏感性降低，在工作溫度較高時機械性能較穩(wěn)定，還能降低含硅鋼的石墨化傾向。日本 JIS 標(biāo)準(zhǔn)中有 SUP9 和 SUP9A 兩種，是在第二次世界大戰(zhàn)后研制成功的低合金彈簧鋼，它具有良好的熱加工性和淬透性，即使 其直徑達 50mm 也能淬透，由于鉻的加入，使鋼的強度和硬度都有所提高，同時還提高了它的回火穩(wěn)定性和減少脫碳傾向，缺點是有回火脆性的傾向，因此回火后需快冷。但是硅含量提高了以后，易產(chǎn)生石墨化現(xiàn)象和增加表面脫碳傾向，同時在鋼中易生成較多的硅酸鹽夾雜物，易淬火開裂，因而在日本和美國己用得不多，在我國主要用于制造汽車、拖拉機、鐵道車輛上的板彈簧，扭桿彈簧、螺旋彈簧，以及工作溫度在250℃以下的中等應(yīng)力的彈簧。錳能提高材料的淬透性，使 25mm 以下的彈簧都能在油中淬透。美國有 SAE9260 和 9255 兩種。 在國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)中有五種鋼號，即 55Si2Mn、 55Si2MnB、 60Si2Mn、 60Si2MnA 和70Si3MnA。其熱卷工藝是加 熱到 870℃盤卷后空冷，然后在 845℃保溫 20~40min 淬入油溫小于 650℃的油中，不待其完全冷透，在彈簧仍具 90~150℃溫度時，立即進行 450~510℃、 1~回火。但是它的缺點是淬透性較差，當(dāng)圓鋼的截面直徑超過 18mm 或板材厚度超過 11mm 時在油中就不能悴透，因此不宜用在大截面的彈簧上，通常只有在鐵路車輛中 13毫米以下的板彈簧才用它。 這是價格最廉也是最易得到的彈簧鋼，其表面質(zhì)量不比合金鋼差。其規(guī)格和尺寸公差較大，表面質(zhì)量較差，它們主要是用電爐或轉(zhuǎn)爐熔煉后經(jīng)熱軋或鍛造成形，并以退火狀態(tài)供應(yīng)，在以后制造彈簧的過程中，往往不再進行任何加工就直接加熱卷繞。 14 4 彈簧材料 熱軋成形的彈簧用鋼 用于制造彈簧的鋼，其交貨狀態(tài)有熱軋和冷軋兩種。 5）緩沖功能 在機車 汽車 車架與車輪之間裝有彈簧，利用彈簧的彈性來減 緩車輛的顛簸。釋放后，彈性勢能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽?，通過傳動裝置帶動轉(zhuǎn)動。 4）帶動功能 機械鐘表，發(fā)條玩具都是靠上緊發(fā)條帶動。人們還利用這一功能制成了自動傘、自動鉛筆 等用品，十分方便。很多工具和設(shè)備都是利用彈簧這一性質(zhì)來復(fù)位的。此外，象夾衣服的 夾子 ， 圓珠筆 ， 鋼筆 套上的夾片都利用彈簧的緊壓功能夾在衣服上。在訂書機中有一個長螺旋彈簧它的作用一方面是頂緊釘書釘，另一方面是當(dāng)最前面的釘被推出后，可以將后面的釘送到最前面以備釘舒適推 13 出，這樣，就能自動的將一個個釘推到最前面，直到釘全部推出為止。卡口燈頭的兩個金屬柱都裝有彈簧也是為了接觸良好；至于螺口燈頭的中心金屬片以及所有插座的接插金屬片都是簧片，其功能都是使雙 方緊密接觸，以保持到同良好。 2）緊壓功能 觀察各種電器開關(guān)會發(fā)現(xiàn)，開關(guān)的兩個觸頭中，必然有一個出頭裝有彈簧，以保證兩個出頭緊密接觸，是導(dǎo)通良好。 1）測量功能 我們知 道，在 彈性限度 內(nèi)，彈簧的伸長（或收縮）跟外力成正比。彈簧的載荷與變形之比稱為彈簧剛度，剛度越大，則彈簧越硬。 3）儲存及輸出能量作為動力，如 鐘表 彈簧、 槍械 中的彈簧等。 彈簧的功能 1）控制機械的運動，如 內(nèi)燃機 中的 閥門 彈簧、離合器中的控制彈簧等。 12 2)載荷與變形成非線性關(guān)系的彈簧 —— 其中有滯后作用的如多層板彈簧，蝸卷螺旋彈簧、環(huán)形彈簧和碟形彈簧 。 3）Ⅲ級精度彈簧。 1）Ⅰ級精度彈簧 。 1）冷卷或冷壓成形彈簧 。在這種條件下使用的彈簧主要應(yīng)考慮彈簧的疲勞強度和共振的問題。利用其減少振動的車輛用懸掛彈簧和防振彈簧 。在這種情況下，設(shè)計上主要應(yīng)考慮的是靜強度和穩(wěn)定性問題。 彈簧的分類 碳素鋼彈簧 鋼制彈簧 合金鋼彈簧 不銹鋼彈簧 金屬彈簧 銅合金彈簧 非鐵金屬制彈簧 鎳合金彈簧 彈簧 其他 橡膠彈簧 空氣彈簧 流體彈簧 非金屬彈簧 液體彈簧 合成樹枝彈簧 其他 10 壓縮螺旋彈簧 螺旋彈簧 拉伸螺旋彈簧 扭轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)彈簧 單片板彈簧 板彈簧 多片板彈簧 —— 有橢圓形、弓形、伸臂弓形和懸臂板彈簧等 彈簧 扭桿彈簧 平面蝸卷彈黃 碟形彈簧 環(huán)形彈簧 特種彈簧 彈簧墊圈 蝸卷螺旋彈簧 3 以構(gòu)成彈簧有限元所受力的狀態(tài)分 板彈簧 平面蝸卷彈簧 有限元上主要受彎曲應(yīng)力的彈黃 碟形彈務(wù) 齒形或彼形彈簧墊圈 扭轉(zhuǎn)彈簧 拉伸螺旋彈簧 壓縮螺旋彈簧 有限元上主要受扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的彈簧 扭桿彈簧 彈簧墊圈 蝸卷螺旋彈簧 有限元上主要受拉壓應(yīng)力的彈簧 —— 環(huán)形彈簧 卡緊彈簧 有限元上主要受復(fù)合應(yīng)力的彈簧 彎曲螺旋彈簧 受橫向載荷的螺旋彈簧 這種分類方法在螺旋彈簧最易說明間題，表 3 一 1 是螺旋彈簧的載荷狀態(tài) 11 和將它分成若于有限元后，每個有限元上所受的主要應(yīng)力。 胡克的彈性定律指出：在彈性限度內(nèi)，彈簧的彈力 f 和彈簧的長度變化量 x 成正比，即 f= kx。 但是如果物體是由均勻材料構(gòu)成的，那么物體內(nèi)部各點，如果受同樣的應(yīng)力，將有相同的應(yīng)變；反之，物體內(nèi)各點如果有相同的應(yīng)變，必承受同樣的應(yīng)力。 廣義胡克定律中的系數(shù) Cmn（ m， n=1， 2，?， 6）稱為 彈性常數(shù) ，一共有 9 36 個。把胡克定律推廣應(yīng)用于三向應(yīng)力和應(yīng)變狀態(tài)，則可得到廣義胡克定律。由 1678 年提出而得名。 k是物質(zhì)的彈性系數(shù)，它由材料的性質(zhì)所決定，負(fù)號表示彈 簧所產(chǎn)生的彈力與其伸長（或壓縮）的方向相反。胡克的彈性定律指出：彈簧在發(fā)生彈性形變時，彈簧的彈力 Ff 和彈簧的伸長量（或壓縮量） x 成正比，即 F= k 彈性定律是 胡克 最重要的發(fā)現(xiàn)之一，也是力學(xué)最重要基本定律之一。在國際單位制中， F 的單位是牛， x 的單位是米，它是形變量（ 彈性形變 ）， k 的單位是牛 /米。 x 或△ F=k而符合“ 虎克定律 ”的彈簧才是真正意義上的 彈簧。彈簧嚴(yán)格意義上的彈簧發(fā)明家應(yīng)該是英國的科學(xué)家 虎克 (RobertHooke)，雖然那時螺旋壓縮彈簧已經(jīng)出現(xiàn)并廣泛使用，但虎克提出了“虎克定律” —— 彈簧的伸長量與所受的力的大小成正比，正是根據(jù)這一原理， 1776 年，使用螺旋壓縮彈簧的彈簧秤問世。 8 3 彈簧的概述 彈簧的原理 彈簧只是個 蓄能器 ，它有儲存能量的功能，但不能慢慢地把能量釋放出來，要實現(xiàn)慢慢釋放這一功能應(yīng)該靠“彈簧 +大傳動比機構(gòu)”實現(xiàn)，常見于機械表。 7 圖 25 螺栓 本產(chǎn)品的緊固裝置，固定殼體和擋板，使本產(chǎn)品便于安裝。銳角 .拍擊產(chǎn)生的沖擊力集中與撞針的尖交，對鋼化玻璃進行破碎任務(wù)。 6 圖 23 沖擊桿 沖擊桿為本產(chǎn)品的主要組成之一，整個沖擊桿成圓柱形，沖擊桿直接破碎的裝置，對于其材質(zhì)也有高的要求，但出于對成本的控制采用的碳素鋼，鍍鋅。因此該機構(gòu)具備有優(yōu)異的應(yīng)急安全逃生條件。 圖 21 工作原理圖 1— 殼體 2— 沖擊桿 3— 壓縮彈簧 4— 螺栓 5— 擋板 6— 拉手 5 產(chǎn)品的功能介紹 由于這種車輛應(yīng)急擊碎車窗玻璃的機構(gòu)的彈力裝置是設(shè)置在車體 的上端，它 的發(fā)力運動空間不受限制，當(dāng)意外情況發(fā)生時，車廂內(nèi)的乘客只需伸手將置于車體內(nèi)的啟動拉手往下拉動，利用彈簧的儲能原理，將車體上端由鎖閉裝置鎖閉的玻璃沖擊桿，頂起突破其約束區(qū)域，彈發(fā)裝置的強勁彈發(fā)力的此時暴發(fā)，玻璃沖擊桿借力彈起，產(chǎn)生的巨大沖擊力一舉就能將車窗玻璃擊碎?？蓱?yīng)用在普通公共交通工具、私家車、