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第1章 总论1

1 弹簧的基本性能1

1．1 弹簧的特性线和刚度1

1．2 弹簧的变形能3

1．3 弹簧的自振频率5

1．4 弹簧系统受迫振动的振幅5

2 弹簧的类型6

2．1 圆柱螺旋弹簧6

2．2 非圆柱螺旋弹簧8

2．3 其他类型弹簧10

3 弹簧技术发展现状14

3．1 弹簧设计的发展14

3．2 弹簧材料的发展15

3．3 弹簧加工技术的发展16

4 我国弹簧的标准化17

5 国外弹簧标准化18

第2章 弹簧材料23

1 概述23

1．1 通用弹簧钢的现状与发展23

1．2 铜合金和镍合金24

1．3 高弹性和恒弹性合金25

1．4 非金属材料25

2 弹簧钢25

3 热轧弹簧钢29

3．1 热轧弹簧圆钢29

3．2 热轧弹簧扁钢30

3．3 热轧梯形弹簧钢31

4 冷拔钢丝与冷轧钢带32

4．1 硅锰弹簧钢丝32

4．2 铬钒弹簧钢丝33

4．3 阀门用铬钒弹簧钢丝33

4．4 铬硅弹簧钢丝34

4．5 弹簧垫圈用梯形钢丝34

4．6 高速工具钢线36

4．7 弹簧钢、工具钢冷轧钢带36

5 冷拔强化钢丝与冷轧强化钢带38

5．1 碳素弹簧钢丝38

5．2 琴钢丝39

5．3 弹簧用不锈钢丝41

5．4 阀门用油淬火回火铬钒合金弹簧钢丝42

5．5 阀门用油淬火回火碳素弹簧钢丝43

5．6 油淬火回火碳素弹簧钢丝44

5．7 油淬火回火硅锰合金弹簧钢丝44

5．8 阀门用油淬火回火铬硅合金弹簧钢丝45

5．9 热处理弹簧钢带46

5．10 弹簧用不锈钢冷轧钢带49

6 弹性合金51

6．1 高弹性合金51

6．2 弹性元件用合金52

7 铜合金及镍合金53

7．3 白铜线56

7．1 硅青铜线56

7．2 锡青铜线56

7．4 铍青铜线57

7．5 镍铜合金线57

7．6 镍线58

7．7 铝青铜带58

7．8 锡青铜带59

7．9 铝白铜带60

7．10 锌白铜带61

7．11 镍及镍合金带61

8 非金属弹簧材料61

8．1 橡胶61

8．2 增强塑料63

9 各种弹簧材料的技术标准67

10 弹簧材料的选择70

第3章 螺旋弹簧的制造技术77

1 概述77

1．1 弹簧制造业的类型77

1．2 弹簧制造工艺卡的编制77

2 冷成形弹簧的制造79

2．1 冷成形弹簧的常用材料80

2．2 冷成形弹簧的制造工艺80

2．3 弹簧的卷制80

2．4 弹簧的去应力退火85

2．5 弹簧的端面磨削88

2．7 螺旋拉伸和扭转弹簧的制造90

2．6 弹簧的校正工艺90

3．1 弹簧工艺装置的设计方法和步骤91

3 弹簧加工的工艺装置91

3．2 弹簧工艺装置设计注意事项和技术参数92

3．3 弹簧典型工艺装置示例93

4 热成形弹簧的制造97

4．1 材料切断及料端处理97

4．2 坯料的加热及卷制成形98

第4章 弹簧的热处理、强化处理和表面处理103

1 弹簧的热处理工艺103

1．1 弹簧的淬火和回火103

1．2 弹簧的热处理设备105

1．4 合金弹簧钢的热处理108

1．3 碳素弹簧钢的热处理108

1．5 铜合金的热处理110

1．6 不锈钢的热处理111

1．7 高温弹性合金和钛合金的热处理112

2 弹簧的强化处理113

2．1 弹簧的立定处理、强压（强拉、强扭）处理114

2．2 弹簧的抛丸处理116

3 弹簧的表面处理119

3．1 弹簧的金属保护层119

3．2 弹簧的化学保护层120

3．3 弹簧的非金属保护层121

1 概述123

第5章 弹簧的检测和试验123

2 弹簧材料的检验124

2．1 弹簧材料表面质量的检验124

2．2 弹簧材料力学性能的检验125

2．3 弹簧材料金相组织的检验126

2．4 弹簧材料化学成分的检测127

3 圆柱螺旋弹簧几何尺寸的检测127

3．1 压缩弹簧几何尺寸的检测128

3．2 拉伸弹簧几何尺寸的检测131

3．3 扭转弹簧几何尺寸的检测133

4 圆柱螺旋弹簧特性的检测135

4．1 拉伸和压缩弹簧特性的检测135

4．2 扭转弹簧特性的检测139

5 圆柱螺旋弹簧立定及永久变形的试验141

6 弹簧的无损检测141

6．1 弹簧的超声波检测141

6．2 弹簧的磁粉检测142

6．3 弹簧的渗透法检测143

7 弹簧热处理和表面处理质量的检测143

7．1 弹簧热处理质量的检测143

7．2 弹簧表面处理质量的检测145

8 弹簧抛丸质量的检测146

9 弹簧疲劳性能和松弛率的检测149

10 弹簧的冲击试验151

1 变应力的类型和特性152

第6章 弹簧的疲劳强度152

2 疲劳失效机理概述154

3 疲劳曲线（S-N曲线）155

4 影响弹簧疲劳强度的因素156

5 弹簧的疲劳试验157

6 疲劳试验数据的处理160

7 极限应力图及其绘制方法166

8 弹簧安全系数的计算169

9 受稳定变应力螺旋压缩弹簧的最佳设计原则170

10 受不稳定变应力弹簧的计算准则172

11 断裂力学在弹簧设计中的应用简介174

1 圆柱螺旋弹簧的几何参数176

第7章 圆柱螺旋弹簧的基本理论176

2 圆柱螺旋弹簧的受力分析177

3 圆柱螺旋弹簧的应力分析180

4 圆柱螺旋弹簧的变形分析184

5 圆柱螺旋弹簧的稳定性192

5．1 圆柱螺旋压缩弹簧的稳定性192

5．2 圆柱螺旋扭转弹簧的稳定性196

6 圆柱螺旋弹簧的自振频率198

7 弹簧受冲击载荷作用时的应力和变形分析202

第8章 圆柱螺旋压缩弹簧205

1 圆柱螺旋压缩弹簧的特性205

2 圆柱螺旋压缩弹簧的结构206

2．1 圆柱螺旋压缩弹簧的结构形式和参数计算206

2．2 圆柱螺旋压缩弹簧的典型图样209

3 圆柱螺旋压缩和拉伸弹簧的许用应力210

4 圆柱螺旋压缩弹簧的设计计算211

4．1 圆柱螺旋压缩弹簧的基本计算公式211

4．2 圆形截面材料的圆柱螺旋压缩弹簧212

4．3 矩形截面材料的圆柱螺旋压缩弹簧213

4．4 方形截面材料的圆柱螺旋压缩弹簧215

4．5 扁形截面材料的圆柱螺旋压缩弹簧216

4．6 圆柱螺旋压缩弹簧的计算公式216

5 圆柱螺旋压缩弹簧的设计计算法218

5．1 应用基本公式设计计算法218

5．2 弹簧直径D（或D1、D2）为定值时的设计计算法220

5．3 弹簧为最小质量、或最小体积、或最小自由高度的设计计算法221

5．4 弹簧的图解设计法222

5．5 矩形和圆形截面材料压缩弹簧的比较选择计算法225

6 大螺旋角圆柱螺旋压缩弹簧的设计计算227

6．1 圆形截面材料螺旋压缩弹簧227

6．2 矩形截面材料螺旋压缩弹簧228

7 圆柱螺旋压缩弹簧受振动载荷时的设计计算228

8 强压处理的圆柱螺旋弹簧的设计计算230

9 受轴向和径向载荷作用的圆柱螺旋压缩弹簧的设计计算231

9．1 螺旋弹簧的径向刚度231

9．2 螺旋弹簧的径向稳定性232

9．3 螺旋弹簧的切应力232

10．1 等变形并列式组合压缩弹簧233

10 圆柱组合螺旋压缩弹簧的设计计算233

10．2 不等变形并列式组合压缩弹簧235

10．3 直列式组合压缩弹簧237

11 圆柱螺旋弹簧的优化设计计算237

12 圆柱螺旋弹簧的可靠性设计计算241

12．1 弹簧的概率设计242

12．2 可靠性设计中的均值和标准离差243

13 圆柱螺旋压缩弹簧的调整结构246

第9章 圆柱螺旋拉伸弹簧249

1 圆柱螺旋拉伸弹簧的特性249

2 圆柱螺旋拉伸弹簧的结构设计250

3 圆柱螺旋拉伸弹簧的设计计算253

4 圆柱螺旋拉伸弹簧的拉力调整结构254

第10章 圆柱螺旋扭转弹簧259

1 圆柱螺旋扭转弹簧的特性259

1．1 扭转弹簧的基本几何参数和特性259

1．2 扭转弹簧的试验扭矩和试验扭矩下的变形角259

2 圆柱螺旋扭转弹簧的结构设计259

2．1 扭转弹簧的结构型式259

2．2 扭转弹簧的结构参数计算261

3 圆柱螺旋扭转弹簧的许用弯曲应力262

4 圆柱螺旋扭转弹簧的设计计算公式263

4．1 圆形截面材料扭转弹簧的设计计算264

4．2 矩形截面材料扭转弹簧的设计计算264

4．3 椭圆形截面材料扭转弹簧的设计计算265

4．4 扭转弹簧的疲劳强度核算265

4．5 扭转弹簧的简易计算法268

4．6 组合扭转弹簧的设计计算269

5 圆柱螺旋扭转弹簧的安装示例270

第11章 非圆形弹簧圈螺旋弹簧271

1 矩形和方形弹簧圈螺旋压缩弹簧271

1．1 矩形弹簧圈弹簧的几何尺寸关系271

1．2 矩形弹簧圈弹簧的设计计算271

2 椭圆形弹簧圈螺旋压缩弹簧275

2．1 椭圆形弹簧圈弹簧的几何尺寸关系275

2．2 椭圆形弹簧圈弹簧的设计计算275

3 卵形弹簧圈螺旋压缩弹簧276

3．1 卵形弹簧圈弹簧的几何尺寸关系276

3．2 卵形弹簧圈弹簧的设计计算276

1 不等节距圆柱螺旋压缩弹簧280

第12章 非线性特性线螺旋弹簧280

2 截锥螺旋压缩弹簧283

2．1 截锥螺旋压缩弹簧的几何尺寸283

2．2 截锥螺旋压缩弹簧的变形和强度计算285

3 中凹和中凸形螺旋弹簧290

3．1 等螺旋角中凹形螺旋弹簧开始有弹簧圈接触后的变形与强度计算291

3．2 等节距中凹形螺旋弹簧开始有弹簧圈接触后的变形与强度计算292

3．3 等应力中凹形螺旋弹簧开始有弹簧圈接触后的变形与强度计算292

4 截锥涡卷螺旋弹簧293

4．1 等螺旋角截锥涡卷螺旋弹簧开始有弹簧圈接触后的变形与强度计算294

4．2 等节距截锥涡卷螺旋弹簧开始有弹簧圈接触后的变形与强度计算294

第13章 扭杆弹簧295

4．3 等应力截锥涡卷螺旋弹簧开始有弹簧圈接触后的变形与强度计算295

1 扭杆弹簧的结构、类型和用途301

2 扭杆弹簧的载荷计算302

3 扭杆弹簧的变形和应力计算303

3．1 圆形截面扭杆弹簧的变形和应力计算303

3．2 矩形和方形截面扭杆弹簧的变形和应力计算304

4 扭杆弹簧的端部结构和有效工作长度307

5 扭杆弹簧的材料和许用应力308

6 扭杆弹簧的制造和检验309

第14章 多股螺旋弹簧312

1 多股螺旋弹簧的类型与特性312

2．1 无中心股多股螺旋压缩弹簧及钢索结构313

2 无中心股多股螺旋压缩弹簧313

2．2 无中心股多股螺旋压缩弹簧的设计计算316

2．3 无中心股多股螺旋压缩弹簧的几何尺寸系列319

3 有中心股多股螺旋压缩弹簧319

3．1 有中心股多股螺旋压缩弹簧的钢索结构319

3．2 有中心股多股螺旋压缩弹簧的设计计算320

4 多股螺旋扭转弹簧323

5 多股螺旋弹簧的材料和许用应力的选取324

6 多股螺旋弹簧的制造工艺324

6．1 多股螺旋弹簧的缠制324

6．2 多股螺旋弹簧的钳工加工324

6．4 多股螺旋弹簧的立定或强压处理325

6．5 多股螺旋弹簧的表面处理325

6．3 多股螺旋弹簧的回火325

7 多股螺旋弹簧的试验和检验326

7．1 多股螺旋弹簧的特性及极限偏差326

7．2 多股螺旋弹簧的试验载荷326

7．3 多股螺旋弹簧的尺寸及极限偏差326

7．4 多股螺旋弹簧速压或疲劳试验327

第15章 碟形弹簧330

1 碟形弹簧的类型与结构330

1．1 普通碟形弹簧的结构330

1．2 碟形弹簧的特点334

2 碟形弹簧的载荷与变形关系334

2．1 无支承面碟形弹簧的载荷与变形关系335

2．2 有支承面碟形弹簧的载荷与变形关系338

2．3 碟形弹簧的刚度和变形能340

2．4 碟形弹簧的特性曲线340

3 碟形弹簧的应力计算341

3．1 碟形弹簧的应力计算公式341

3．2 碟形弹簧实际应力的分布情况343

4 碟形弹簧的强度和许用应力344

5 碟形弹簧的设计345

5．1 标准碟形弹簧的选择345

5．2 非标准碟形弹簧的设计347

6 组合碟形弹簧348

6．1 碟形弹簧的组合方式和特性348

6．2 摩擦力对组合碟形弹簧特性的影响349

6．3 组合碟形弹簧设计中应注意的问题350

7 其他类型碟形弹簧计算简介351

7．1 梯形截面碟形弹簧计算公式351

7．2 锥状梯形截面碟形弹簧计算公式351

7．3 圆板弹簧352

8 碟形弹簧的制造353

8．1 碟形弹簧材料的选择353

8．2 碟形弹簧的技术要求354

8．3 碟形弹簧典型制造工艺355

8．4 碟形弹簧的典型工作图357

第16章 环形弹簧362

1 环形弹簧的结构和特性362

2．2 环形弹簧外圆环的应力计算363

2．1 环形弹簧的受力分析363

2 环形弹簧的设计计算363

2．3 环形弹簧内圆环的应力计算365

2．4 环形弹簧的变形计算366

2．5 环形弹簧的变形能367

2．6 环形弹簧的试验载荷和试验载荷下的变形367

2．7 环形弹簧的结构参数计算367

3 环形弹簧的材料和许用应力369

4 环形弹簧的制造和技术要求369

5 环形弹簧结构参数荐用值369

第17章 片弹簧、线弹簧和弹性挡圈374

1 片弹簧374

1．1 直片弹簧的计算375

1．2 弯片弹簧的计算379

1．3 变刚度片弹簧的计算383

1．4 受轴向和模向载荷作用的片弹簧的计算384

1．5 片弹簧的结构和应力集中384

1．6 片弹簧的材料和许用应力385

2 线弹簧386

2．1 圆弧形线弹簧的计算386

2．2 圆弧和直线构成的线弹簧的计算387

3 弹性挡圈387

第18章 板弹簧389

1 板弹簧的类型和用途389

2．2 主板端部结构390

2．1 弹簧钢板的截面形状390

2 板弹簧的结构390

2．3 副板端部结构391

2．4 板弹簧的固定结构392

3 单板弹簧的计算392

4 多板弹簧的计算393

5．1 主要尺寸和参数的计算393

4．2 各板片工作应力和自由状态下曲率半径的计算398

5 变刚度和变截面板弹簧的计算402

5．1 变刚度板弹簧的计算402

5．2 变截面板弹簧的计算404

6．2 板弹簧的许用应力405

6．3 板弹簧的试验405

6 板弹簧的材料、强化技术、许用应力和试验405

6．1 板弹簧的材料与强化技术405

第19章 平面涡卷弹簧407

1 平面涡卷弹簧的结构、特点和用途407

2 平面涡卷弹簧的变形和刚度计算公式407

2．1 非接触形平面涡卷弹簧的变形和刚度计算公式407

2．2 接触形平面涡卷弹簧的变形和刚度计算公式410

3 平面涡卷弹簧的设计计算411

3．1 平面涡卷弹簧的基本计算公式411

3．2 非接触形平面涡卷弹簧的设计计算411

3．3 接触形平面涡卷弹簧的设计计算412

3．4 平面涡卷弹簧设计时应注意的问题414

4 定载荷和定扭矩平面涡卷弹簧414

6 平面涡卷弹簧的端部固定型式415

5 平面涡卷弹簧的材料、制造和许用应力415

第20章 腊片及膜盒419

1 膜片及膜盒的类型和特性419

1．1 膜片及膜盒的类型419

1．2 膜片的特性曲线420

1．3 膜盒的特性设计422

2 膜片的设计计算422

2．1 平面膜片特性计算422

2．2 位移与压力成线性关系的波纹膜片423

2．3 位移与压力成非线性关系的波纹膜片423

2．4 按照给定的特性曲线计算膜片427

2．5 波纹膜片有效面积的计算427

3 膜片的材料428

2．6 膜片的牵引力428

第21章 压力弹簧管431

1 压力弹簧管的类型和特性431

1．1 压力弹簧管的类型431

1．2 压力弹簧管的特性432

2 压力弹簧管的设计计算433

2．1 承受低压的单圈薄壁弹簧管的计算434

2．2 承受高压的单圈厚壁弹簧管的计算435

2．3 异形截面弹簧管的计算436

2．4 螺旋和平面涡卷弹簧管的计算437

3 压力弹簧管的材料437

1．2 橡胶弹簧的变形计算439

1．1 橡胶弹簧的类型439

1 橡胶弹簧的类型和弹性特性439

第22章 橡胶弹簧439

2 橡胶弹簧的静刚度计算441

2．1 圆柱形橡胶弹簧441

2．2 圆环形橡胶弹簧441

2．3 矩形橡胶弹簧442

2．4 端部带圆角的橡胶弹簧443

2．5 截锥形橡胶弹簧445

2．6 空心圆锥像胶弹簧446

2．7 衬套式橡胶弹簧446

2．8 组合式橡胶弹簧448

2．9 衬套式橡胶弹簧挤缩加工的影响448

3 橡胶弹簧的动态力学性能449

2．10 橡胶弹簧的相似法则449

5 橡胶弹簧的设计450

5．1 橡胶弹簧材质的选择450

4 橡胶弹簧的许用应力450

5．2 橡胶弹簧的形状和结构设计451

6 橡胶弹簧的性能试验452

6．1 硬度试验452

6．2 粘结性能试验452

6．3 静特性试验452

6．4 动特性试验453

6．5 振动疲劳试验453

7 橡胶-金属螺旋复合弹簧453

2 空气弹簧的类型455

第23章 空气弹簧455

1 空气弹簧的特点455

3 空气弹簧的刚度计算457

3．1 空气弹簧的垂直刚度457

3．2 空气弹簧的横向刚度458

4 空气弹簧的减振阻尼462

5 空气弹簧的试验方法464

6 气弹簧465

6．1 不可锁定气弹簧465

6．2 可锁定气弹簧466

参考文献467

附录 我国弹簧行业厂家介绍468