什么是螺旋弹簧？

螺旋弹簧只是个蓄能器，它有储存能量的功能，但不能慢慢地把能量释放出来，要实现慢慢释放这一功能应该靠“弹簧+大传动比机构”实现，常见于机械表。螺旋弹簧很早很早之前就有应用了，古代的弓和弩就是两种广义上的螺旋弹簧。

基本信息

中文名

螺旋弹簧

外文名

helical spring

功能

控制机械的运动，吸收振动和冲击能量，储存及输出能量作为动力，用作测力元件

原理

胡克定律：弹簧伸长量与所受力的大小成正比

性质

用弹簧钢丝绕制成的螺旋状弹簧

组成

弹簧钢丝绕制成

特点

制容易；结构紧凑；能量利率高

属于

蓄能器

发明家

英国科学家胡克

收起

历史

螺旋弹簧的发明家严格意义上应该是英国科学家胡克(RobertHooke），虽然那时螺旋压缩弹簧已经出现并广泛使用，但胡克提出了“胡克定律”——弹簧的伸长量与所受的力的大小成正比，正是根据这一原理，1776年，使用螺旋压缩弹簧的弹簧秤问世。

不久，根据这一原理制作的专供钟表使用的弹簧也被胡克本人发明出来。而符合“虎克定律”的弹簧才是真正意义上的弹簧。碟形弹簧是法国人贝勒维尔发明的，是用金属板料或锻压坯料而成的截锥形截面的垫圈式弹簧。在近代工业出现之后，除了碟形弹簧之外还出现了气弹簧、橡胶弹簧、涡卷弹簧、模具弹簧、不锈钢弹簧、空气弹簧、记忆合金弹簧等新型弹簧。

分类

1.按工作时受载荷的特性不同，可将螺旋弹簧分为压缩、拉伸和扭转三种；

2.按照结构特点，可分为圆柱螺旋弹簧和变径螺旋弹簧两大类；变径螺旋弹簧主要承受压缩载荷;

3.按其形状特点可分为圆锥形、涡卷形、中凹形和中凸形。

4.在生产和使用上，螺旋弹簧还可按成型方法与材料直径大小不同分为：大型螺旋弹簧和小型螺旋弹簧两类；前者通常是热成形，后者是冷成形。

5.其他分类

螺旋弹簧类型较多,按外型可分为：

普通圆柱螺旋弹簧；

变径螺旋弹簧。

按螺旋线方向可分为：

左旋弹簧；

右旋弹簧。

变径螺旋弹簧分为：圆锥螺旋弹簧、蜗卷螺旋弹簧、中凹形螺旋弹簧。

圆柱形螺旋弹簧，结构简单，制造方便，应用最广。其特性线为直线，可作压缩弹簧、拉伸弹簧和扭转弹簧。当载荷大而径向尺寸又有限制时，可将两个直径不同的压缩弹簧套在一起使用，成为组合弹簧。

常用单位

A——弹簧材料截面面积（mm²）；当量弯曲刚度（N/mm）；系数

a——距形截面材料垂直于弹簧轴线的边长（mm）；系数

B——平板的弯曲刚度（N/mm）；系数

b——高径比；距形截面材料平行于弹簧轴线的边长（mm）；系数

C——螺旋弹簧旋绕比；碟簧直径比；系数

D——弹簧中径（mm）

D1——弹簧内径（mm）

D2——弹簧外径（mm）

d——弹簧材料直径（mm）

E——弹簧模量（MPa）

F——弹簧的载荷（N）

F’——弹簧的刚度

Fj——弹簧的工作极限载荷（N）

Fo—卜念游—圆柱拉伸弹簧的初拉力（N）

Fr——弹簧的径向载荷（N）

F’r——弹簧的径向刚度（N/mm）

Fs——弹簧的试验载荷（N）

f——弹簧的变形量（mm）

fj——工作极限载荷Fj下的变形量（mm）

fr——弹簧的静变形量（mm)

fs——试验载荷Fs下弹簧的变形量（mm）；线性静变形量（mm）

fo——拉伸弹簧对应于处拉力Fo的假设变形量（mm）；膜片的中心变形量（mm）

G——材料的切变模量（MPa）

g——重力加速度，g=9800mm/s²

H——弹簧的工作高（长）度（mm）

Ho——弹簧的自由高（长）度（mm)

Hs——弹簧试验载荷下的高（长）度（mm）

h——碟形弹簧的内载锥高度（mm）

I——惯性矩（mm4）

Ip——极惯性矩（mm4）

K——曲度系数；系数

Kt——温度修正系数

ρ——材料的密度（kg/mm³；）

σ——弹簧工作高知时的正应力（Mpa）

σb——材料抗拉强度（Mpa）

σj——材料的工作极限应力（Mpa）

σs——材料的抗拉屈服点（Mpa）

τ——弹簧工作时的切应力（Mpa）

k——系数

L——弹簧材料的展开长度（mm）

l——弹簧材料有效工型销作圈展开长度（mm）；板弹簧的自由弦长（mm）

M——弯曲力矩（N·mm）

m——作用于弹簧上物体的质量（kg）

ms——弹簧的质量（kg）

N——变载荷循环次数

n——弹簧的工作圈数

nz——弹簧的支承圈数

n1——弹簧的总圈数

pˊ——弹簧单圈的刚度（N/mm）

R——弹簧圈的中半径（mm）

R1——弹簧圈的内半径（mm）

R2——弹簧圈的外半径（mm）

r——阻尼系数

S——安全系数

T——扭矩；转矩（N·mm）

Tˊ——扭转刚度（N·mm /（º；））

t——弹簧的节矩

tc——钢索节距（mm）

U——变形能（N·mm）；（N·mm·rad）

V——弹簧的体积（mm³；）

v——冲击体的速度（mm/s）

Zm——抗弯截面系数（mm³；）

Zt——抗扭截面系数（mm³；）

α——螺旋角（º；）；系数

β——钢索拧角（º；）；圆锥半角（º；）；系数

δ——弹簧圈的轴向间隙（mm）

δr——组合弹簧圈的径向间隙（mm）

ζ——系数

η——系数

θ——扭杆单位长度的扭转角（rad）

κ——系数

μ——泊松比；长度系数

ν——弹簧的自振频率（Hz）

Vr——弹簧所受变载荷的激励频率（Hz）

τb——材料的抗剪强度（Mpa）

τj——弹簧的工作极限切应力（Mpa）

τo——材料的脉动扭转疲劳极限（Mpa）

τs——材料的抗扭屈服点（Mpa）

τ-1——材料的对称循环扭转疲劳极限（Mpa）

φ——扭转变形角（º；）；（rad）

特点

1.精密的调节性能。即作用力与位移的关系非常灵敏；

2.柔软性能好，即变形的范围相对较宽；

3.制造比较容易；

4.结构比较紧凑；

5.能量利率高。

特性举例：

圆锥螺旋弹簧的缓冲性能较好，能承受较大载荷。

蜗卷螺旋弹簧能储存较多能量和承受较大载荷，但制造工艺较为复杂。

中凹形螺旋弹簧的性能与圆锥螺旋弹簧相似，多用于坐垫和床垫等。

弹簧钢丝的载面有圆形和矩形等，以圆形截面最为常用。

螺旋弹簧即扭转弹簧，是承受扭转变形的弹簧，它的工作部分也是密绕成螺旋形。扭转弹簧的端部结构是加工成各种形状的扭臂，而不是勾环。扭转弹簧常用于机械中的平衡机构，在汽车、机床、电器等工业生产中广泛应用。

主要功能

①控制机械的运动，如内燃机中的阀门弹簧、离合器中的控制弹簧等。

②吸收振动和冲击能量，如汽车、火车车厢下的缓冲弹簧、联轴器中的吸振弹簧等。

③储存及输出能量作为动力，如钟表弹簧、枪械中的弹簧等。

④用作测力元件，如测力器、弹簧秤中的弹簧等。弹簧的载荷与变形之比称为弹簧刚度，刚度越大，则弹簧越硬。

弹簧是机械和电子行业中广泛使用的一种弹性元件，弹簧在受载时能产生较大的弹性变形，把机械功或动能转化为变形能，而卸载后弹簧的变形消失并回复原状，将变形能转化为机械功或动能。

弹簧功能应用

测量功能

我们知道，在弹性限度内，弹簧的伸长（或收缩）跟外力成正比。利用弹簧这一性质制成弹簧秤。

紧压功能

观察各种电器开关会发现，开关的两个触头中，必然有一个出头装有弹簧，以保证两个出头紧密接触，是导通良好。如果接触不良，接触处的电阻变大，电流通过时产生的热量变大，严重时还会是接触处的金属融化。卡口灯头的两个金属柱都装有弹簧也是为了接触良好；至于螺口灯头的中心金属片以及所有插座的接插金属片都是簧片，其功能都是使双方紧密接触，以保持到同良好。在盒式磁带中，有一块磷青铜的簧片，利用它弯曲形变时产生的弹力使磁头与磁带密切接触。在订书机中有一个长螺旋弹簧它的作用一方面是顶紧钉书钉，另一方面是当最前面的钉被推出后，可以将后面的钉送到最前面以备钉舒适推出，这样，就能自动的将一个个钉推到最前面，直到钉全部推出为止。许多机器自动供料，自动步枪中的子弹自动上膛都靠弹簧的这种功能。此外，象夹衣服的夹子，圆珠笔，钢笔套上的夹片都利用弹簧的紧压功能夹在衣服上。

复位功能

弹簧在外力作用下发生形变，撤去外力后，弹簧就能恢复状态。很多工具和设备都是利用弹簧这一性质来复位的。例如，许多建筑物大门的合页上都装了复位弹簧人们进出后，门会自动复位。人们还利用这一功能制成了自动伞、自动铅笔等用品，十分方便。此外，各种按钮和按键也少不了复位弹簧。

带动功能

机械钟表，发条玩具都是靠上紧发条带动。当发条被上紧时发条产生弯曲形变，存储一定的弹性势能。释放后，弹性势能转变为动能，通过传动装置带动转动。在玩具枪和发令枪和军用枪支也是利用弹簧的之一性质工作的。

缓冲功能

在机车汽车车架与车轮之间装有弹簧，利用弹簧的弹性来减缓车辆的颠簸。

振动发声功能

当空气从口琴，手风琴中的簧孔中流动时，冲击簧片，簧片震动发出声音。

汽车弹簧

一、承载车身重量，也就是说，平常车辆的重量大部分都是由弹簧来承担的。

二、减缓道路颠簸的，螺旋弹簧是缓冲元件，当路面对轮子的冲击力传到螺旋弹簧时，螺旋弹簧产生变形，吸收轮子的动能，转换为螺旋弹簧的位能（势能），从而缓和了地面的冲击对车身的影响。但是，螺旋弹簧本身不消耗能量，储存了位能的弹簧将恢复原来的形状，把位能重新变为动能。如果单独使用弹簧而没有消振元件，一些轻型汽车就会像杂技演员跳“蹦蹦床”一样，受到一次冲击后连续不断地上下运动。

运用汽车制造中，在独立悬挂的车轴分成两段，每只车轮由螺旋弹簧独立安装在车架下面，当一边车轮发生跳动时，另一边车轮不受影响，两边的车轮可以独立运动，提高了汽车的平稳性和舒适性。

螺旋弹簧是用弹簧钢丝绕制成的螺旋状弹簧，在日常生活中，方方面面都必须有的材料，有着有极大用途。下面，我们就一起来了解一下螺旋弹簧分类与特点。

特性：

1、变径螺旋弹簧分为：圆锥螺旋弹簧、蜗卷螺旋弹簧、中凹形螺旋弹簧。

2、圆锥螺世哗芦旋弹簧的缓冲性能较好，能承受较大载荷。

3、蜗卷螺旋弹簧能储存较多能量和承受较大载荷，但制造工艺较为复杂。

4、中凹形螺旋弹簧的性能与圆锥螺旋弹簧相似，多用于坐垫和床芦者垫等。

5、弹簧钢丝的载面有圆形和矩形等，以圆形截面最为常用。

6、螺旋弹簧即扭转弹簧，是承受扭转变形的弹簧，它的工作部分也是密绕成螺旋形。扭转弹簧的端部结构是加工成各种形状的扭臂，而不是勾环。扭转弹簧常用于机械中的平衡机构，在汽车、机床、电器等工业生产中广泛应用。

特点：

1、结构比较紧凑;

2、柔软性能好，即变形的范围相对较宽;

3、制造比较容易;

4、能量利率高。

分类：

1、按其形状特点可分为圆锥形、涡卷形、中凹形和中凸形。

2、按照结构特点，可分为圆柱螺旋弹簧和变径螺旋弹簧两大类;变径螺旋弹簧主要承受压缩载荷;

3、按工作时受载荷的特性不同，可将螺旋弹簧分为压缩、拉伸和扭转三种;

搜带 4、在生产和使用上，螺旋弹簧还可按成型方法与材料直径大小不同分为：大型螺旋弹簧和小型螺旋弹簧两类;前者通常是热成形，后者是冷成形。

5、精密的调节性能。即作用力与位移的关系非常灵敏;

通过了解，可以知道螺旋弹簧在工业生产中有着广泛的应用，不仅具有柔性好、制造简单、使用方便等特点，而且品种繁多，可以适用在多个领域。

螺旋弹簧；英文名称：helical spring。用弹簧钢丝绕制成的螺旋状弹簧。

外型区分

螺旋弹簧类型较多,按外型可分为：

普通圆柱螺旋弹簧；

变径螺旋弹簧。

按螺旋线方向可分为：

左旋弹簧；

右旋弹明正差簧。

圆柱形螺旋弹簧，结构简单，制造方便，应用最广。其特性线为直线，可作 压缩弹簧、拉伸弹簧和扭转弹簧。当载荷大而径向尺寸又有限制时，可将两个直径不同的压缩弹簧套在一起使用，成为组合弹簧。

圆柱螺旋压缩弹簧的部位、名称、规格：

1.簧丝直径：d，表示弹簧的钢丝直径。

2.弹簧外径：D0，表示弹簧的外直径。

3.弹簧内径：D1，表示弹簧的内直径，D1=D-2d。

4.弹簧中径：D2，表示弹簧的平均直径，D2=D-d。

5.节距：t，除两端支承圈外，表示相邻两圈的轴向距离。

6.有效圈数n、支承圈数n2和总圈数n1，为使压缩弹簧工作时放置平稳、受力均匀，制造时会将弹簧两端并紧且磨平。并紧磨平的部分只起支承作用，故为支承圈。支承圈有1.5、2、2.5圈三种，2.5圈用的最多。其余个圈保持相等的节距，称为有效圈数。总圈数n1即为有效圈数n与支承圈数清岩n2之和。

7.自由高度：H0，弹簧不受外力作用时的总高度，H0=nt+（n2-0.5）d。

8.展开长度：L，制造弹簧所用的坯料长度，L≈n1√（πD2)²+t²。

特性

变径螺旋弹簧分为：圆锥螺旋弹簧、蜗卷螺旋弹簧、中凹形螺旋弹簧。

圆锥螺旋弹簧的缓冲性能较好，能承受较大载荷。

蜗卷螺激皮旋弹簧能储存较多能量和承受较大载荷，但制造工艺较为复杂。

中凹形螺旋弹簧的性能与圆锥螺旋弹簧相似，多用于坐垫和床垫等。

弹簧钢丝的载面有圆形和矩形等，以圆形截面最为常用。

螺旋弹簧即扭转弹簧，是承受扭转变形的弹簧，它的工作部分也是密绕成螺旋形。扭转弹簧的端部结构是加工成各种形状的扭臂，而不是勾环。扭转弹簧常用于机械中的平衡机构，在汽车、机床、电器等工业生产中广泛应用。

螺旋弹簧是一种金属或重型塑料，在管道或类似族液装置周围形成并变成圆柱形。其外形通型哪常类似于卷曲或环状物，根据其用途，螺旋弹簧可能紧密或松散地形成。弹簧通常存在于床、沙发、门、铰链上，螺旋弹簧的形状类似于环形弹簧，可以在床上找到。使用螺旋弹簧有两个主要目的：第一个是通过吸收弹簧来减少冲击，例如沙发或床垫。弹簧通过在表面上更均匀地分布重量和减轻一些其他材料的应力来帮助支撑织物和衬垫。弹簧通常由重金属制成，用于床垫和其他表面时通常更大更笨重螺旋弹簧可以用在沙发上。螺旋弹簧也可以用来减少表面的应力，通过允许额外的给予或拉伸。在沙发中，弹簧通过向内折叠来承受重量。对于其他物品，如蹦床，弹簧通过向外拉伸和使材料更自由地移动来支撑重量。在许多蹦床上都可以找到螺旋弹簧。随着时间的推移，弹簧有磨损的趋势，在某些项目中必须定期更换。由于螺旋弹簧的形状，它很容易拉伸、变形，并且户外使用时经常生锈。这会导致性能不佳，例如床垫不平整。有时更换弹簧是不可能的，必须更换整个项目螺旋弹簧的构造通常包括使用金属钢管，并将其绕成型杆弯曲，使其具有商标形状。金属可以涂上橡胶或塑料以增加卜穗码保护，如果在户外使用，也可以进行处理，以避免生锈损坏。有些弹簧可能是用轻金属（如铝）制成的，以获得更多的回报。有很多产品可能会使用螺旋弹簧。在汽车工业中，使用螺旋弹簧也很常见。这些弹簧通常需要定期更换，并用于各种用途零件。弹簧会随着时间的推移而腐蚀。其他可能包含螺旋弹簧的物品包括电动工具、机械铅笔、伸缩笔、玩具和建筑材料。

用弹簧钢丝绕制成的螺旋状弹簧。

外型区分

螺旋弹簧类型较多,按外型可分为：

普通圆柱螺旋弹簧；

变径螺旋弹簧。

按螺旋线方向可分为：

左旋弹簧；

右旋弹簧。

圆柱形螺旋弹簧，结构简单，制造方便，应用最广。其特性线为直线，可作 压缩弹簧、拉伸弹簧和扭转弹簧。当载荷大而径向尺寸又有限制时，可将两个直径不同的压缩弹簧套在一起使帆友用，成为组合弹簧。

圆柱螺旋压缩弹簧的部位、名称、规格：

1.簧丝直径：d，表示弹簧的钢丝直径。

2.弹簧外径：D0，表示弹簧的外直径。

3.弹簧内径：D1，表示弹簧的内直径，D1=D-2d。

4.弹簧中径：D2，表示弹簧的平均直径，D2=D-d。

5.节距：t，除两端支承圈外，表示相邻两圈的轴向距离。

6.有效圈数n、支承圈数n2和总圈数n1，为使压缩弹簧工作时放置平稳、受力均匀，制造时会将弹簧两端并紧且磨平。并紧磨平的部分只起支承作用，故为支承圈。支承圈有1.5、2、2.5圈三种，2.5圈用的最多。其余个圈保持相等的节距，称为有效圈数。总圈数n1即为有效圈数n与支承圈数n2之和。

7.自由高度：H0，弹簧不受外力作用时的总高度，H0=nt+（n2-0.5）d。

8.展开长度：L，制造弹簧所用的坯料长度，L≈n1√（πD2)²+t²。卖局

特性

变径螺旋弹簧分为：圆锥螺旋弹簧、蜗卷螺旋弹簧、中凹形螺旋弹簧。

圆锥螺旋弹簧的缓冲性能较好，能承受较大载荷。

蜗卷螺旋弹簧能储存较多能量和承受较大载荷，但制造工艺较为复杂。

中凹形螺旋弹簧的性能与圆锥螺旋弹簧相似，多用于坐垫和床垫等。

弹簧钢丝的载面有圆形和矩形等，以圆形截面最为常用。

螺旋弹簧即扭转中轿让弹簧，是承受扭转变形的弹簧，它的工作部分也是密绕成螺旋形。扭转弹簧的端部结构是加工成各种形状的扭臂，而不是勾环。扭转弹簧常用于机械中的平衡机构，在汽车、机床、电器等工业生产中广泛应用。