彈簧手冊 第三版 2017年版

彈簧手冊 第3版 作u3000者： 張英會(huì ) 劉輝航 王德成 編 出版時(shí)間： 2017 內容簡(jiǎn)介 u3000u3000本手冊是在2008年版的基礎上進(jìn)行全面修訂。本手冊在總結了近年來(lái)國內外有關(guān)先進(jìn)理論和生產(chǎn)技術(shù)的基礎上，對彈簧的設計方法、材料、加工工藝和檢測等各方面進(jìn)行了系統的闡述，以求提高彈簧的設計理論、設計方法和制造水平。本手冊在設計方面以闡述圓柱螺旋彈簧為主，對于國內外書(shū)刊反映較少的不等節距螺旋彈簧、截錐渦卷螺旋彈簧、非圓彈簧圈螺旋彈簧、多股螺旋彈簧，以及儀器儀表用膜片膜盒和壓力管等彈性元件都進(jìn)行了較為深入的分析和介紹。尤其對應用日益廣泛的橡膠彈簧和空氣彈簧也做了比較詳析的闡述。本手冊系統介紹了彈簧用材料的標準、性能及其工藝性，從而加強了選擇材料的意識。對彈簧的制造方法、熱處理工藝和檢驗等實(shí)踐性強的內容，在總結經(jīng)驗的基礎上，加以理論分析，使其更具有指導性。本次修訂的重點(diǎn)為材料和工藝，使本手冊由第2版的26章增加到38章。不僅對第2、5、6章進(jìn)行了重新改寫(xiě)，還增加了第27～38章各類(lèi)專(zhuān)用彈簧的設計、材料、工藝和應用等內容，進(jìn)一步提高了本手冊全面性和實(shí)用性。 第3版前言 第2版前言 第1版前言 彈簧常用符號和單位 第1章總論1 1彈簧的基本性能1 1.1彈簧的特性線(xiàn)和剛度1 1.2彈簧的變形能2 1.3彈簧的自振頻率4 1.4彈簧系統受迫振動(dòng)的振幅5 2彈簧的類(lèi)型6 2.1圓柱螺旋彈簧6 2.2非圓柱螺旋彈簧8 2.3其他類(lèi)型彈簧10 3彈簧技術(shù)發(fā)展現狀14 3.1彈簧設計的發(fā)展15 3.2彈簧材料的發(fā)展16 3.3彈簧加工技術(shù)的發(fā)展18 3.4彈簧的強化工藝技術(shù)19 3.5彈簧的表面保護工藝20 4我國彈簧的標準化20 5國外彈簧標準化21 第2章彈簧的材料25 1概述25 1.1彈簧材料的種類(lèi)25 1.2彈簧材料的主要力學(xué)性能26 1.3彈簧材料的選用31 1.4彈簧材料的標準綜述41 2彈簧鋼42 2.1彈簧鋼應具備的基本性能42 2.2彈簧鋼應具備的特殊性能43 2.3彈簧鋼中合金元素的作用44 2.4彈簧鋼的種類(lèi)、化學(xué)成分及其性能45 2.5超純凈彈簧鋼46 2.6熱軋彈簧鋼型材48 3彈簧鋼絲51 3.1冷拔強化碳素彈簧鋼絲51 3.2冷拔不銹彈簧鋼絲63 3.3淬回火彈簧鋼絲67 3.4其他交貨狀態(tài)彈簧鋼絲74 4異型彈簧鋼材料78 4.1異型鋼絲78 4.2冷軋鋼帶86 4.3熱處理彈簧鋼帶94 5彈簧用合金材料96 5.1銅系合金96 5.2鎳系彈性合金110 5.3其他彈性元件用合金115 6其他彈簧材料118 6.1其他金屬彈簧材料118 6.2其他非金屬彈簧材料120 第3章冷成形螺旋彈簧的制造技術(shù)132 1概述132 1.1彈簧制造業(yè)的類(lèi)型132 1.2彈簧制造工藝卡的編制132 1.3冷成形彈簧的制造134 2冷成形彈簧的常用材料135 3冷成形彈簧的制造工藝135 4有心軸卷制彈簧136 4.1心軸直徑的計算136 4.2影響有心軸卷制彈簧尺寸精度的因素137 4.3圓柱螺旋壓縮彈簧的有心卷制139 4.4圓柱螺旋拉伸彈簧的有心卷制140 4.5圓柱螺旋扭轉彈簧的有心卷制140 4.6圓錐、中凸和中凹形等變徑螺旋彈簧的有心卷制141 5自動(dòng)卷簧機卷制彈簧(無(wú)心軸卷制彈簧)142 5.1自動(dòng)卷簧機工作原理142 5.2自動(dòng)卷簧機的缺點(diǎn)145 6自動(dòng)數控卷簧機146 7彈簧的去應力退火147 8彈簧的端面磨削149 8.1彈簧端面磨床及磨簧工藝149 8.2彈簧端面磨削應注意事項151 9彈簧的校正工藝151 10螺旋拉伸和扭轉彈簧的制造152 10.1半機械半手工制造152 10.2自動(dòng)數控彈簧成形機153 11彈簧加工的工藝裝置155 11.1彈簧工藝裝置的設計方法和步驟155 11.2彈簧工藝裝置的設計注意事項和技術(shù)參數156 11.3彈簧典型工藝裝置示例157 第4章熱成形螺旋壓縮彈簧的制造技術(shù)167 1熱成形壓縮彈簧的端部結構型式167 2坯料準備168 2.1坯料長(cháng)度的估算168 2.2坯料切斷方法168 3端部制扁169 3.1扁端形狀和尺寸169 3.2制扁的加熱171 3.3制扁方法171 3.4制扁缺陷173 4卷制前加熱174 5彈簧坯料的加熱裝置176 6彈簧的卷制178 6.1彈簧的卷制方法和卷制設備178 6.2卷簧心軸和預制高度的確定181 7彈簧端面加工與磨削設備182 8彈簧卷制的缺陷及其預防183 第5章彈簧的熱處理和強化處理191 1金屬學(xué)及鋼的熱處理基本知識191 1.1金屬晶體結構191 1.2合金與相192 1.3鐵碳合金相圖（鐵碳平衡圖）194 1.4合金鋼基本知識197 1.5鋼的熱處理原理198 2彈簧熱處理總論202 2.1彈簧的淬火和回火204 2.2彈簧的分級淬火和等溫淬火212 2.3彈簧的低溫去應力退火213 3彈簧熱處理設備215 3.1金屬材料與零件的加熱和冷卻215 3.2淬火加熱設備216 3.3回火加熱設備221 3.4淬火冷卻設備222 3.5彈簧熱處理生產(chǎn)線(xiàn)226 3.6熱處理設備的性能評定和安全環(huán)保要求226 4各類(lèi)彈簧的熱處理227 4.1螺旋彈簧227 4.2扭桿彈簧的熱處理229 4.3汽車(chē)橫向穩定桿的熱處理230 4.4鋼板彈簧的熱處理233 4.5碟形彈簧的熱處理234 4.6膜片彈簧的熱處理237 4.7平面蝸卷彈簧的熱處理239 4.8有色金屬合金彈簧的熱處理241 4.9特種材料彈簧的熱處理245 5彈簧的特殊處理252 5.1彈簧的應力松弛和抗應力松弛處理252 5.2彈簧的噴丸強化處理256 5.3彈簧的化學(xué)熱處理強化261 第6章彈簧的表面處理266 1概述266 1.1彈簧的表面損傷失效模式266 1.2彈簧的腐蝕失效266 1.3彈簧的應力腐蝕和腐蝕疲勞模式267 1.4彈簧的表面處理268 2彈簧表面的預處理268 2.1彈簧表面的去油和去銹268 2.2彈簧表面的去銅處理272 2.3彈簧的表面預處理272 3彈簧的化學(xué)轉化膜處理274 3.1氧化處理274 3.2磷化處理279 4彈簧表面的金屬防護284 4.1彈簧表面的金屬電鍍防護284 4.2金屬與合金涂層防護286 5彈簧表面的非金屬防護(涂裝)290 5.1彈簧表面的油漆涂裝290 5.2彈簧表面陰極電泳涂裝291 5.3彈簧表面靜電粉末噴涂293 6彈簧表面處理的質(zhì)量檢驗295 第7章彈簧的檢測和試驗297 1概述297 2彈簧材料的檢驗298 2.1彈簧材料表面質(zhì)量的檢驗298 2.2彈簧材料力學(xué)性能的檢驗299 2.3彈簧材料金相組織的檢驗300 2.4彈簧材料化學(xué)成分的檢驗301 3彈簧的檢測301 3.1彈簧尺寸的檢測301 3.2圓柱螺旋彈簧特性的檢測309 3.3彈簧外觀(guān)檢測315 3.4彈簧磨削端面表面粗糙度檢測315 3.5彈簧熱處理和表面處理質(zhì)量的檢測316 3.6彈簧噴丸質(zhì)量的檢測319 3.7彈簧的無(wú)損檢測324 3.8彈簧清潔度檢測326 3.9彈簧殘余應力檢測328 4彈簧試驗329 4.1彈簧疲勞和松弛試驗329 4.2圓柱螺旋彈簧立定及永久變形的試驗330 4.3彈簧振動(dòng)試驗331 4.4彈簧的沖擊試驗331 第8章彈簧的疲勞強度333 1變應力的類(lèi)型和特性333 2彈簧的疲勞失效335 3疲勞曲線(xiàn)(S-N曲線(xiàn))337 4影響彈簧疲勞強度的因素338 5彈簧的疲勞試驗339 6疲勞試驗數據的處理342 7極限應力圖及其繪制方法349 8彈簧安全系數的計算354 9受穩定變應力螺旋壓縮彈簧的最佳設計原則355 10受不穩定變應力彈簧的計算準則356 11斷裂力學(xué)在彈簧設計中的應用簡(jiǎn)介359 第9章圓柱螺旋彈簧的基本理論363 1圓柱螺旋彈簧的幾何參數363 2圓柱螺旋彈簧的受力分析364 3圓柱螺旋彈簧的應力分析367 4圓柱螺旋彈簧的變形分析370 5圓柱螺旋彈簧的穩定性379 5.1圓柱螺旋壓縮彈簧的穩定性379 5.2圓柱螺旋扭轉彈簧的穩定性383 6圓柱螺旋彈簧的自振頻率385 7彈簧受沖擊載荷作用時(shí)的應力和變形分析389 第10章圓柱螺旋壓縮彈簧392 1圓柱螺旋壓縮彈簧的特性392 2圓柱螺旋壓縮彈簧的結構393 2.1圓柱螺旋壓縮彈簧的結構型式和參數計算393 2.2圓柱螺旋壓縮彈簧的典型圖樣396 3圓柱螺旋彈簧的負荷類(lèi)型及許用應力397 3.1靜負荷與動(dòng)負荷397 3.2許用應力選取的原則397 3.3冷卷彈簧的試驗應力及許用應力398 4熱卷彈簧的試驗應力及許用應力399 5圓柱螺旋壓縮彈簧的設計計算399 5.1圓柱螺旋壓縮彈簧的基本計算公式399 5.2圓形截面材料的圓柱螺旋壓縮彈簧400 5.3矩形截面材料的圓柱螺旋壓縮彈簧401 5.4方形截面材料的圓柱螺旋壓縮彈簧403 5.5扁形截面材料的圓柱螺旋壓縮彈簧404 5.6圓柱螺旋壓縮彈簧的計算公式404 6圓柱螺旋壓縮彈簧的設計計算方法405 6.1應用基本公式設計計算方法406 6.2彈簧直徑D（或D1、D2）為定值時(shí)的設計計算方法408 6.3彈簧為最小質(zhì)量，或最小體積，或最小自由高度的設計計算方法409 6.4彈簧的圖解設計方法411 6.5矩形和圓形截面材料壓縮彈簧的比較選擇計算方法413 7大螺旋角圓柱螺旋壓縮彈簧的設計計算415 7.1圓形截面材料大螺旋角壓縮彈簧415 7.2矩形截面材料大螺旋角壓縮彈簧416 8圓柱螺旋壓縮彈簧受振動(dòng)載荷時(shí)的設計計算417 9強壓處理的圓柱螺旋彈簧的設計計算419 10受軸向和徑向載荷作用的圓柱螺旋壓縮彈簧的設計計算420 10.1螺旋彈簧的徑向剛度420 10.2螺旋彈簧的徑向穩定性421 10.3螺旋彈簧的切應力421 11圓柱組合螺旋壓縮彈簧的設計計算422 11.1等變形并列式組合壓縮彈簧422 11.2不等變形并列式組合壓縮彈簧424 11.3直列式組合壓縮彈簧426 12圓柱螺旋彈簧的優(yōu)化設計計算427 13圓柱螺旋彈簧的可靠性設計計算431 13.1彈簧的概率設計432 13.2可靠性設計中的均值和標準離差433 14圓柱螺旋壓縮彈簧的調整結構436 第11章圓柱螺旋拉伸彈簧462 1圓柱螺旋拉伸彈簧的特性462 2圓柱螺旋拉伸彈簧的結構設計463 3圓柱螺旋拉伸彈簧的設計計算466 4圓柱螺旋拉伸彈簧的拉力調整結構468 第12章圓柱螺旋扭轉彈簧486 1圓柱螺旋扭轉彈簧的特性486 1.1扭轉彈簧的基本幾何參數和特性486 1.2扭轉彈簧的試驗扭矩和試驗扭矩下的變形角486 2圓柱螺旋扭轉彈簧的結構設計486 2.1扭轉彈簧的結構型式486 2.2扭轉彈簧的結構參數計算488 3圓柱螺旋扭轉彈簧的許用彎曲應力489 4圓柱螺旋扭轉彈簧的設計計算公式490 4.1圓形截面材料扭轉彈簧的設計計算491 4.2矩形截面材料扭轉彈簧的設計計算491 4.3橢圓形截面材料扭轉彈簧的設計計算492 4.4扭轉彈簧的疲勞強度校核492 4.5扭轉彈簧的簡(jiǎn)易計算法496 4.6組合扭轉彈簧的設計計算496 5圓柱螺旋扭轉彈簧的安裝示例497 第13章非圓形彈簧圈螺旋彈簧502 1矩形和方形彈簧圈螺旋壓縮彈簧502 1.1矩形彈簧圈彈簧的幾何尺寸關(guān)系502 1.2矩形彈簧圈彈簧的設計計算502 2橢圓形彈簧圈螺旋壓縮彈簧506 2.1橢圓形彈簧圈彈簧的幾何尺寸關(guān)系506 2.2橢圓形彈簧圈彈簧的設計計算507 3卵形彈簧圈螺旋壓縮彈簧507 3.1卵形彈簧圈彈簧的幾何尺寸關(guān)系507 3.2卵形彈簧圈彈簧的設計計算508 第14章非線(xiàn)性特性線(xiàn)螺旋彈簧511 1不等節距圓柱螺旋壓縮彈簧511 2截錐螺旋壓縮彈簧514 2.1截錐螺旋壓縮彈簧的幾何尺寸514 2.2截錐螺旋壓縮彈簧的變形和強度計算516 2.3截錐螺旋壓縮彈簧變形和強度計算公式519 3中凹和中凸形螺旋彈簧523 3.1等螺旋角中凹形螺旋彈簧開(kāi)始有彈簧圈接觸后的變形與強度計算524 3.2等節距中凹形螺旋彈簧開(kāi)始有彈簧圈接觸后的變形與強度計算524 3.3等應力中凹形螺旋彈簧開(kāi)始有彈簧圈接觸后的變形與強度計算525 4截錐渦卷螺旋彈簧525 4.1等螺旋角截錐渦卷螺旋彈簧開(kāi)始有彈簧圈接觸后的變形與強度計算526 4.2等節距截錐渦卷螺旋彈簧開(kāi)始有彈簧圈接觸后的變形與強度計算527 4.3等應力截錐渦卷螺旋彈簧開(kāi)始有彈簧圈接觸后的變形與強度計算527 4.4截錐渦卷螺旋彈簧變形和強度計算公式528 第15章扭桿彈簧535 1扭桿彈簧的結構、類(lèi)型和用途535 2扭桿彈簧的載荷計算536 3扭桿彈簧的變形和應力計算537 3.1圓形截面扭桿彈簧的變形和應力計算537 3.2矩形和方形截面扭桿彈簧的變形和應力計算538 4扭桿彈簧的端部結構