弹簧是利用自身的变形产生力或储存能量的机械零件。
弹簧其主要功能有:
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。
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,按形状可分为螺旋弹簧、碟形弹簧、环形弹簧、板弹簧、平面蜗卷弹簧以及扭杆弹簧等。普通圆柱螺旋弹簧由于制造简单,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。
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。
① 测力,如弹簧秤和测量计的弹簧等;
②控制运动,如离合器、制动器和阀门控制弹簧;
③减振和缓冲,如缓冲器、减振器的弹簧等;
④储能或输能,如钟表、仪表和自动控制机构上的弹簧等。
弹簧的类型。弹簧的类型很多,常见的有下列数种:
压缩弹簧:用途最广,在制造时,绕成分开的螺旋圈,使各圈有间隙(节距),以便受力收缩,保持有向两端伸张的张力。受最大负荷时,不能被完全压缩,必须在有效圈数间保留间隙,以免摩擦或其他物质嵌入,引起疲劳破坏。弹簧自由长度应等于弹簧之实长加上间隙,再加变形量。压缩弹簧为增加接触面,面应予磨平,以获取60~80%接触面。 其端部形状有多种:两端坐圈,两端磨平等。压缩弹簧常用于电子电器,机械制造,汽车工业等场合。
拉伸弹簧:各圈绕成相互紧贴的螺旋圈或节距圈,受外力时向外伸长,保持有向中间收缩之力。拉簧钩分为多种:英式钩,德式钩,边耳钩,鱼尾钩等。
扭力弹簧:扭力弹簧分为单扭力弹簧和双扭力弹簧,弹簧常套入销或轴中,当受外力后,即依弹簧轴心为轴而产生一扭转力,使得弹簧捲紧或旋鬆。双扭力弹簧又分为外双扭力和内双扭力弹簧。
锥形弹簧:绕成锥形的螺旋圈,可承受压力及张力,一般承受力量均甚小。当受压缩时各圈收缩进大圈的平面内为其优点,例手电筒盖上压缩电池用的弹簧即是。
特殊线圈弹簧:有圆锥形、桶形及梯形和鼓形特殊线圈弹簧,广用于弹簧业。
板状弹簧:用扁平或板状材料制造而成,也叫板弹簧或片弹簧,有下列数种:单片弹簧,利用一金属片制成弹簧,当弹簧卷曲方向与施力方向相反时,则弹簧发生弹力。圆盘弹簧亦称上形弹簧外形与垫圈相似,用于空间狭小及偏转不过大处。动力弹簧利用长而窄之薄金属片,绕成螺线状,放置于匣内而利用其储存之能量做为动力之来源者。悬臂板弹簧:弹簧一端固定,一端半悬于空中者。板片弹簧称层叠弹簧,板片弹簧在能量储掀的效率上,较螺旋弹簧稍低,但它能承载较大之负荷,故普通用在汽车,火车等机动车辆上。有时为了增加吸收能量,达到更佳的避震效果,可作成椭圆形层叠弹簧或称「双层叠弹簧」。
特种弹簧:扣环:扣环分C形扣环及E形扣环等两类。C形扣环可分为两种,一种是装入轴的沟槽中,作为轴端或其他机件的固持。
空气或油压伸缩囊:空气或油压伸缩囊是利用空气或液体(通常用油)压力所产生的弹性;外面容器是利用灯笼形的空气(油)伸缩囊,常应用为汽车之缓冲器。
扭杆弹簧:扭杆弹簧可用于扭转之场合,当然此棒可粗也可细如同线制者,亦有较粗而以纲条绕成者一样,其差别在于线径与长度之比悬殊而已。