圆柱螺旋弹簧的结构

弹簧是机械中广泛使用的零件。它能利用材料的弹性和本身结构的特点，在产生或恢复弹性变形时，将机械功或动能转变为变形能，或者将变形能转变为动能或机械功，所以弹簧又是转换能量的零件。

弹簧的种类很多。按照所能承受的载荷的不同，可以分为拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧和弯曲弹簧四种；按照形状的不同，又可分为螺旋弹簧、碟形弹簧、环形弹簧、盘簧和板簧等，其中螺旋弹簧因结构简单、制造方便，应用最多。本书主要介绍圆柱螺旋弹簧。根据受力性质，圆柱螺旋有三种类型：圆柱螺旋压缩弹簧、圆柱螺旋拉伸弹簧和圆柱螺旋扭转弹簧。

1.圆柱螺旋压缩弹簧

1）弹簧各圈间距

弹簧的节距为t，弹簧丝的直径为d，在自由状态下各圈之间应有适当的间距δ。为了使弹簧在压缩后仍能保持一定的弹性，还应保证在最大载荷作用下，各圈之间仍具有一定的间距δ1（见图14－1）。δ1的大小一般推荐为：δ1＝0.1d≥0.2mm。

图14－1 圆柱螺旋压缩弹簧

2）死圈

圆柱压缩弹簧的两个端面圈与邻圈并紧，只起支承作用，不参与变形，故称为死圈。当弹簧的工作圈数n≤7时，弹簧每端的死圈约为0.75圈；当n＞7时，每端的死圈为1～1.75圈。

3）端部结构形式

YⅠ型弹簧两个端面圈均与邻圈并紧，并在专用的磨床上磨平（见图14－1a）。

YⅡ型弹簧加热卷绕时弹簧丝两端锻扁且与邻圈并紧（端面圈可磨平，也可不磨平）（见图14－1b）。

YⅢ型弹簧两个端面圈均与邻圈并紧，不磨平（见图14－1c）。

在重要的场合，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。弹簧丝直径d≤0.5mm时，弹簧的两支承端面可不必磨平。d＞0.5mm的弹簧，两支承端面则需磨平。磨平部分应不少于圆周长的3／4。端头厚度一般不小于d／8，端面粗糙度应低于Ra2.5mm。

2.圆柱螺旋拉伸弹簧

1）端部挂钩形式

拉伸弹簧为了便于连接、固着及加载，两端制有挂钩。

LⅠ型和LⅡ型弹簧的挂钩制造方便，应用很广（见图14－2a、b）。但因挂钩过渡处有很大弯曲应力，故只宜用于弹簧丝直径d≤10mm的弹簧。

LⅦ、LⅧ型弹簧挂钩（见图14－2c、d）不与弹簧丝连成一体，故无前述过渡处弯曲应力大的缺点，而且其挂钩可以转到任意方向，便于安装。在受力较大的场合，最好采用LⅦ型弹簧，但它的价格较贵。

图14－2 圆柱螺旋拉伸弹簧

2）有预应力的拉伸弹簧

圆柱螺旋拉伸弹簧空载时，各圈应相互并拢。另外，为了节省轴向工作空间，并保证弹簧在空载时各圈相互压紧，常在卷绕的过程中，同时使弹簧丝绕其本身的轴线产生扭转。这样制成的弹簧，各圈相互间即具有一定的压紧力，弹簧丝中也有一定的预应力，故称为有预应力的拉伸弹簧。这种弹簧一定要在外加的拉力大于初拉力F0后，各圈才开始分离，故较无预应力的拉伸弹簧节省轴向的工作空间。

3.螺旋扭转弹簧

扭转弹簧为了便于连接、固着及加载，两端制有杆臂。扭转弹簧按结构形式分为NⅠ型、NⅡ型、NⅢ型、NⅣ型四种，分别如图14－3所示。

图14－3 圆柱螺旋扭转弹簧