圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧的几何参数和特性曲线

一、圆柱螺旋弹簧的结构

圆柱螺旋弹簧的端部结构形式很多，压缩弹簧的两端各有3/4-5/4　　　圈与邻圈并紧，只起支持作用，不参与变形，故称支撑（或死圈）。支撑圈两端面与弹簧座接触，常见的端部结构有并紧磨平的YI型和并紧不磨平的YⅡ型两种，如图10-16所示。在重要场合应采用YI型以保证两支承端面与弹簧的轴线垂直，从而使弹簧受压时不致歪斜，两端磨平部分的长度不少于3/4圈，弹簧丝末端厚度一般为d/4。

拉伸弹簧的端部制出挂钩，以便安装和加载，常用的端部结构形式如图10-17所示。其中，LI型和LⅡ型制造方便，应用广泛，但因在挂钩过渡处产生很大的弯曲应力，故只宜用于弹簧丝直径d≤10mm的弹簧，LⅦ型和LⅧ型挂钩受力情况较好，且可转向任何位置，便于安装。对受力较大的重要弹簧，最好采用LⅦ型挂钩，但其制造成本较高。

二、基本参数和几何尺寸

圆柱螺旋弹簧的主要参数和几何尺寸有：弹簧丝直径d，弹簧圈外径D、内径D1和中径D2，节距t和螺旋升角α，弹簧工作圈数n和弹簧自由高度H。

  圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧的结构尺寸计算公式见

三、圆柱螺旋弹簧的特性曲线

弹簧在弹性范围内变形，其变形量随载荷的变化而变化，表示弹簧工作过程中所受载荷与变形量之间关系的曲线。称为弹簧的特性曲线。特性曲线给设计弹簧时的受力分析提供了方便，同时也是弹簧质量检验或试验的重要依据。

图10-19所示为圆柱螺旋压缩弹簧及其特性曲线。弹簧在未受载荷时，自由高度为Hv。安装弹簧时，为使它能可靠地稳定在工作位置上，通常预加一初始载荷F1，此时弹簧的高度由H0被压缩到H1，其压缩量为λ1。当弹簧工作时，在最大工作载荷F2作用下，弹簧高度被压缩到H2，相应的压缩量为λ2。弹簧的工作行程h＝λ2-λ1。为保证弹簧安全可靠的工作，在F2作用下弹簧丝中产生的应力不应超过材料的许用应力[r]。当弹簧的载荷增加到极限载荷Flim时弹簧高度被压缩到Hlim,其压缩变形量为λlim。此时弹簧丝中的应力刚好达到材料的弹性极限。

设计弹簧时，弹簧的初始载荷通常取为：F1＝（0.1-0.5）F2。最大工作载荷F2按工作要求确定，但为保证弹簧的正常工作，应使F2≤0.8Flim。

按卷绕方式不同，拉伸弹簧分无初应力和有初应力两种。无初应力拉伸弹簧的特性曲线与压缩弹簧的特性曲线相同。初应力是在弹簧卷绕过程中，由各圈弹簧并紧而产生的内应力造成的，这个力称为初拉力F。只有外载荷超过初拉力F0后，弹簧才开始变形。弹簧产生单位变形量所需的载荷，称为弹簧刚度，用K表示。对于等节距的圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧，其特性曲线为一斜直线，即弹簧所产生的变形量λ与其所承受的载荷F成正比例关系，故刚度K＝F/λ＝常数，这种弹簧称为定刚度弹簧。

弹簧的特性曲线除了上述的定刚度直线外，按其结构形式的不同，还有刚度渐增型、刚度渐减型等多种形式。