一、彈簧的功能
彈簧是一種彈性元件，由於材料的彈性和彈簧的結構特點，它具有多次重複地隨外栽荷的大小而做相應的彈性變形，解除安裝後立即恢復原狀的特性。很多機械正是利用彈簧的這一特點來滿足特殊要求的。其主要功能有：
⑴、減振和緩衝，如車輛的懸掛彈簧，各種緩衝器和彈性聯軸器中的彈簧等。
⑵、測力，如測力器和彈簧秤的彈簧等。
⑶、儲存及輸出能量，如鐘錶彈簧，槍栓彈簧，儀表和自動控制機構上的原動彈簧等。
⑷、控制運動，如控制彈簧門關閉的彈簧，離合器、制動器上的彈簧，控制內燃機氣缸閥門開啟的彈簧等。
二、彈簧的型別、特點和應用
彈簧的分類方法很多，按照所承受的載荷的不同，彈簧可分為拉伸彈簧、壓縮彈簧、扭轉彈簧和彎曲彈簧等四種；按照形狀的不同，彈簧可分為螺旋彈簧、碟形彈簧、環形彈簧、盤形彈簧和板彈簧等；按照使用材料的不同，彈簧可分為金屬彈簧和非金屬彈簧。各種彈簧的特點、應用見表1。
表1 彈簧的基本型別、特點和作用
在一般機械中，最常用的是圓柱螺旋彈簧。故本章主要講述這類彈簧的結構形式、設計理論和計算方法。
三、彈簧使用的材料及其用途
彈簧鋼的的主要效能要求是高強度和高屈服極限和疲勞極限，所以彈簧鋼材用較高的含碳量。但是碳素鋼的淬透性較差，所以在對於截面較大的彈簧必須使用合金鋼。合金彈簧鋼中的主要合金元素是矽和錳，他們可以增強鋼的淬透性和屈強比。
彈簧材料使用最廣者是彈簧鋼（sup）。 碳素鋼用於直徑較小的彈簧，工藝多為冷拔成型，如：65#，75#，85#。
直徑稍大，需用熱成型工藝生產的彈簧多採用60si2mn，如汽車板簧，鐵路車輛的緩衝簧。對於高應力的重要彈簧可採用50crv,常用於高階轎車板簧，發動機氣門彈簧等。其他彈簧鋼材料還有：
65mn, 50crmn, 30w4cr2v等。
a、碳鋼及合金鋼：製造彈簧時，常加矽、錳、鉻、釩及鉬等金屬元素於鋼中，以增加彈簧之彈性及疲勞限度，且使其耐衝擊。
b、大型彈簧多用熱作加工，即彈簧材料高溫軋成棒，再高溫加工成形後，淬火於780度～850度左右之油或水中，再施以400度～500度的溫度回火。
c、小型彈簧，先經退火，再用冷作加工，捲成後再經硬化回火，如鋼絲、琴鋼絲或鋼帶。
d、琴鋼絲是屬高炭鋼材（0.65～0.95%）製造，雜質少，直徑常小於1/4時經過軔化處理後在常溫抽成線，其機械性質佳，抗拉強度及軔性大，為優良的螺旋彈簧材料。
e、不銹鋼絲用於易受腐蝕處，承受高溫可用高速鋼及不鏽鋼。
f、油回火線含碳量0.6～0.7%應含錳，0.6～1.0%常用於螺圈彈簧。
g、板彈簧常用0.9～1.0%之普通鋼，其較高階者則使用鉻釩鋼及矽錳鋼。
彈簧常在變載荷和衝擊載荷作用下工作，而且要求在受極大應力的情況下，不產生塑性變形，因此要求彈簧材料具有較高的抗拉強度極限、彈性極限和疲勞強度極限，不易鬆弛。同時要求有較高的衝擊韌性，良好的熱處理效能等。常見的彈簧材料有優質碳素鋼、合金鋼和銅合金。
幾種主要彈簧材料的使用效能和許用應力見表2。
表2 螺旋彈簧的常用材料和許用應力
在選擇材料時，應考慮彈簧的用途、重要性、工作條件（如載荷性質、大小及迴圈特性，工作溫度和周圍介質，工作時間等）、加工方法、熱處理和經濟性等諸多因素。如碳素彈簧鋼的**低，強度高，效能好，廣泛用於受靜載荷和有限作用次數變載荷的小彈簧；合金鋼的強度高，彈性好，耐溫高，適用於尺寸較大及承受衝擊載荷的彈簧；不鏽鋼耐腐蝕、耐高溫，適用於在腐蝕性介質中工作的彈簧；銅合金的耐腐和抗磁性好，但強度低，適用於受力較小而又要求有耐腐蝕和防磁的彈簧。表3為優質碳素彈簧鋼絲的尺寸系列和抗拉強度極限，供設計時參考。
非金屬彈簧的材料主要是橡膠，另外還有塑料、軟木和空氣等。
彈簧材料的許用應力與材料種類、載荷性質、熱處理方法、彈簧絲尺寸，彈簧的工作條件和重要程度有關，彈簧的許用應力按受變載荷迴圈次數的情況不同分三類（見表2）；迴圈次數在106以上的重要彈簧（如內燃機閥門彈簧和電磁閘瓦制動彈簧等）為ⅰ類；迴圈次數在103-106之間及受衝擊載荷的彈簧（如調速器彈簧和一般車輛彈簧等）為ⅱ類；迴圈次數在103以下的彈簧（如一般安全閥門彈簧和磨擦式安全離合器彈簧等）為ⅲ類。
碳素彈簧鋼的強度高、效能好，**充足，應用廣泛，適於製造彈簧絲直徑d≤13mm的彈簧。按照用途分為**：b級（d＝0.
08-10mm）用於低應力彈簧；c級d＝0.08-10mm用於中等應用彈簧；d級（d＝0.08-6.
0mm）用於高應力彈簧。碳素彈簧鋼絲的抗拉強度極限σb見表3。
表3 gb4357-89碳素彈簧鋼絲抗拉強度（gb/t1239.6-92）單位：mpa
四、彈簧設計資料
壓縮彈簧(無研磨壓縮彈簧(研磨)
彈簧定數：k=（g×d4）/（8×d3×na）
彎曲應力：τ=（8×d×p）/（πd3）×k
k=（4c-1）/（4c-4）+0.615/c
荷重：p=k×δ
（安全確認）
安全形（間隔角）：14度以下
彈簧指數：4—13
扭轉應力：容許限界以下
第1荷重（a）：0.8l以下
第2荷重（b）：1.2m以上
引張彈簧
荷重：p = kδ+ pi
初張力：pi =（πd4g）/（800d2）
彈簧定數：k=（gd4）/（8d3na）
彎曲應力：τ=（8dp）/（πd3）×k
自由長：l0= d(n+1)+2.2(d-d)
（安全確認）
扭轉應力：容許限界以下
彎曲應力：容許限界以下
初張力的減少：（最大引張時）
扭力彈簧
(臂長度的場合)
彈簧定數不清：ktd =（ed4）/[3667d×n+389(a1+a2) ]
荷重：p =（ktd×φd）/r
彎曲應力：σ=（ed×φd）/（360d×n）
σ=（32p×r）/（πd3）×kb
(安全確認)：kb =（4c2–c-1）/[4c(c-1)]
彎曲應力：容許限界以下
4.1、彈簧設計使用的基本公式
4.1.1、壓縮彈簧與沒有初始張力的拉伸彈簧
4.1.2、有初始張力的拉伸彈簧
4.2、設計彈簧時應考慮的因素
4.2.1、剪下彈性模量g
4.2.2、有效圈數
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