彈簧是機(jī)械和電子工作中廣泛運(yùn)用的一種彈性元件，彈簧在受載時(shí)能發(fā)生較大的彈性變形，并把機(jī)械功或動能轉(zhuǎn)化為變形能，而在卸載后彈簧的變形消失并康復(fù)到原狀，同時(shí)將變形能轉(zhuǎn)化為機(jī)械功或動能。

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。機(jī)械彈簧

一、彈簧的作用

緩沖和減振。如汽車、火車車箱下的減振彈簧，各種緩沖器的緩沖彈簧等；

操控安排的運(yùn)動。如內(nèi)燃機(jī)中的閥門彈簧，離合器中的操控彈簧等；

儲存及輸出能量。如掛鐘彈簧、槍閂彈簧等；

測量力的大小。如彈簧秤，測力器中的彈簧等；

二、彈簧的分類

按受力性質(zhì)彈簧分為：拉伸彈簧、緊縮彈簧、改動彈簧和彎曲彈簧。電池彈簧

拉伸彈簧(簡稱拉簧)是接受軸向拉力的螺旋彈簧，拉伸彈簧一般都用圓截面材料制造。在不接受負(fù)荷時(shí)，拉伸彈簧的圈與圈之間一般都是并緊的沒有間隙。

緊縮彈簧(簡稱壓簧)是接受向壓力的螺旋彈簧，它所用的材料截面多為圓形，也 有用矩形和多股鋼縈卷制的，彈簧一般為等節(jié)距的，緊縮彈簧的圈與圈之間有必定的間隙，當(dāng)受到外載荷時(shí)彈簧收縮變形，儲存形變能。

改動彈簧歸于螺旋彈簧。改動彈簧可以存儲和釋放角能量或許經(jīng)過繞簧體中軸旋轉(zhuǎn)力臂以靜態(tài)固定某一設(shè)備。改動彈簧的端部被固定到其他組件，當(dāng)其他組件繞著彈簧中心旋轉(zhuǎn)時(shí)，該彈簧將它們拉回初始方位，發(fā)生扭矩或旋轉(zhuǎn)力。

還有兩種不常見的 空氣彈簧和 碳納米管彈簧；

空氣彈簧是在柔性密閉容器中參與壓力空氣，利用空氣的可緊縮性實(shí)現(xiàn)彈性作用的一種非金屬彈簧，用在高級車輛的懸架設(shè)備中可以大大改善車輛的平順性，然后大大前進(jìn)了車輛運(yùn)行的舒適性，所以空氣彈簧在汽車、鐵路機(jī)車上得到了廣泛的使用。

碳納米管彈簧：需要先制出碳納米管薄膜，再利用紡絲技能將碳納米管薄膜紡成碳納米管彈簧。直徑可以達(dá)上百微米，而長度可以達(dá)幾厘米，有望使用于可彈性導(dǎo)體、柔性電極、微型應(yīng)變傳感器、超級電容器、集成電路、太陽能電池、場發(fā)射源、能量耗散纖維等范疇，還有望使用于醫(yī)療器械，比如拉力傳感紗帶等。

三、彈簧的材料和許用應(yīng)力

彈簧在作業(yè)中常受交變和沖擊載荷，又要求有較大的變形，所以彈簧材料應(yīng)具有高的抗拉強(qiáng)度、彈性極限和疲憊強(qiáng)度。在工藝上要有必定的淬透性、不易脫碳，表面質(zhì)量好。

四、彈簧的制造

螺旋彈簧的制造工藝進(jìn)程包含：卷制、掛鉤的制造或端面圈的精加工、熱處理和工藝性能實(shí)驗(yàn)。

大量出產(chǎn)時(shí)，是在全能自動卷簧機(jī)上卷制；單件及小批出產(chǎn)時(shí)，則在一般車床或手工制造。彈簧絲直徑小于或等于8mm時(shí)，常用冷卷法，卷前要熱處理，卷后要低溫回火。直徑大于8mm時(shí)，選用熱卷（熱卷溫度800℃～1000℃）法，熱卷后經(jīng)淬火和中溫回火處理，彈簧成形后要進(jìn)行表面質(zhì)量檢驗(yàn)，表面應(yīng)光亮、無傷痕、無脫碳等缺點(diǎn)；受變載荷的彈簧，還須經(jīng)噴丸等表面處理，以前進(jìn)彈簧疲憊壽命。

五、彈簧的端部結(jié)構(gòu)

緊縮彈簧除參與變形的有效圈數(shù)n外，為了使緊縮彈簧作業(yè)時(shí)受力均勻，確保彈簧中心線垂直于端面，彈簧兩頭各有3/4～7/4圈并緊起支承作用，作業(yè)時(shí)不參與變形，故稱為死圈或支承圈。

拉伸彈簧端部有掛鉤，以便裝置和加載。常用的端部結(jié)構(gòu)有四種型式；半圓鉤環(huán)、圓鉤環(huán)制造方便，使用廣泛，但因掛鉤過渡處發(fā)生很大彎曲應(yīng)力，故只宜用于彈簧絲直徑d≤10mm的彈簧?？烧{(diào)式和可轉(zhuǎn)式掛鉤受力情況較好，且可轉(zhuǎn)向任何方位以便于裝置。

六、彈簧的應(yīng)力核算

▲緊縮彈簧的受力分析

圖(a)為圓柱形螺旋緊縮彈簧，接受軸向作業(yè)載荷 F 由截面法分析，得知彈簧絲截面受剪力 F 及扭矩 T=FD/2，扭矩引起的剪應(yīng)力為：

若考慮剪力 F 引起剪應(yīng)力的影響和彈簧絲呈螺旋狀曲率影響，z大剪應(yīng)力 t 發(fā)生在彈簧內(nèi)側(cè)圖(b)，其數(shù)值與強(qiáng)度條件應(yīng)為：

式中 C——旋繞比，C=D/d ，可按表1選用

K——彈簧曲度系數(shù)，

K 也可直接從表2查出，由表知，C 越大，K對 t 的影響越??；

F——彈簧的作業(yè)載荷，N；D——彈簧中徑mm；d——材料直徑mm。

在式1中，以彈簧的z大作業(yè)載荷 F2替代 F，便可得到按強(qiáng)度條件核算彈簧鋼絲直徑的公式：

拉伸彈簧強(qiáng)度核算辦法與緊縮彈簧相同

七、彈簧不到位及失效原因

在實(shí)踐作業(yè)中，我們常碰到彈簧不能把運(yùn)動物體推到設(shè)定的方位，也便是說彈簧的核算安閑長度變短了。其主要原因是沒有作初緊縮處理，便是把一根制造成的彈簧，用較大的力把它緊縮到他的緊縮高度或并緊高度(有必要的話)，鋪開后不能康復(fù)到他原來的安閑長度的操作。其縮短量稱為“初緊縮量”。一般重復(fù)了3-6次緊縮后，長度不再縮短，即彈簧“定位”。經(jīng)初緊縮后彈簧發(fā)生永遠(yuǎn)變形。

八、彈簧預(yù)防措施

在實(shí)踐作業(yè)中，壓簧即使受到超出材料彈性限以外的力，也應(yīng)能保持它的作業(yè)長度。因此，制品簧的長度應(yīng)等于彈簧的核算長度加初緊縮量，可防止簧不到位，避免簧圈并緊時(shí)發(fā)生危險(xiǎn)應(yīng)力，導(dǎo)致彈簧示性線發(fā)生反常而不到位。制品簧在熱處理進(jìn)程中，特別是需經(jīng)淬硬和回火工藝，必定要將工件橫置(臥)在爐內(nèi)，以防彈簧因自重作用而變短導(dǎo)致作業(yè)不到位。