弹簧制图知识和弹簧画法
1.弹簧
弹簧的用途很广，可以用来储藏能量、减振、测力等。在电器中，弹簧常用来保证导电零件的良好接触或脱离接触。
弹簧的种类很多，有螺旋弹簧、蜗卷弹簧 、板弹簧和片弹簧等，如图10.2-1所示。
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压缩弹簧 |
拉伸弹簧 |
扭转弹簧 |
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蜗卷弹簧 |
板弹簧 |
片弹簧 |
在各种弹簧中，以普通圆柱螺旋弹簧最为常见，GB/T 1239-1984对其型式、端部结构和技术要求等都作了规定。在GB/T 1358-1993对其尺寸系列也作了规定。
下面主要介绍圆柱螺旋压缩弹簧的规定画法和标记。
10.2.1 圆柱螺旋压缩弹簧各部分名称及其相互关系
表10.2.1-1列出了圆柱螺旋压缩弹簧各部分名称、基本参数及其相互关系。
表10.2.1-1 圆柱螺旋压缩弹簧各部分名称和基本参数
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名称 |
符号 |
说 明 |
图 例 |
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型材直径 |
d |
制造弹簧用的材料直径 |
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弹簧的外径 |
D |
弹簧的最大直径 |
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弹簧的内径 |
D1 |
弹簧的最小直径 |
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弹簧的中径 |
D2 |
D2 = D-d = D1+d |
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有效圈数 |
n |
为了工作平稳，n一般不小于3圈 |
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支承圈数 |
n0 |
弹簧两端并紧和磨平（或锻平），仅起支承或固定作用的圈（一般取1.5、2或2.5圈） |
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总圈数 |
n1 |
n1 = n + n0 |
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节 距 |
t |
相邻两有效圈上对应点的轴向距离 |
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自由高度 |
H0 |
未受负荷时的弹簧高度H0 = nt + (n0-0.5)d |
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展开长度 |
L |
制造弹簧所需钢丝的长度L ≈ πDn1 |
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在GB/T 2089-1994中对圆柱螺旋压缩弹簧的d、D、t、H0、n、L等尺寸都已作了规定，使用时可查阅该标准。
2 圆柱螺旋压缩弹簧的规定画法
根据GB/T 4459.4-1984，螺旋弹簧的规定画法如下：
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⑴ 在平行于螺旋弹簧轴线的投影面的视图中，各圈的外轮廓线应画成直线。 |
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⑵ 螺旋弹簧均可画成右旋，但左旋螺旋弹簧不论画成左旋或右旋，必须加写“左”字。 |
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⑶ 对于螺旋压缩弹簧，如要求两端并紧且磨平时，不论支承圈数多少和末端贴紧情况如何，均按右图 (有效圈是整数，支承圈为2.5圈)的形式绘制。必要时也可按支承圈的实际结构绘制。 |
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⑷ 当弹簧的有效圈数在四圈以上时，可以只画出两端的1～2圈（支承圈除外），中间部分省略不画，用通过弹簧钢丝中心的两条点画线表示，并允许适当缩短图形的长度。 |
(a)剖视图 |
(b)视图 |
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图10.2.2-1 |
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⑸在装配图中，型材直径或厚度在图形上等于或小于1mm的螺旋弹簧，允许用示意图绘制，如图10.2.2-2(a)所示，当弹簧被剖切时，剖面直径或厚度在图形上等于或小于2mm时，也可用涂黑表示，且各圈的轮廓线不画，如图10.2.2-2(b)所示。 |
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(a) |
(b) |
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图10.2.2-2 |
图10.2.2-3 |
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⑹ 在装配图中，被弹簧挡住的结构一般不画出，可见部分应从弹簧的外轮廓线或从弹簧钢丝剖面的中心线画起，如图10.2.2-3所示。
3 圆柱螺旋压缩弹簧的标记
根据GB/T2089-1994规定，圆柱螺旋压缩弹簧的标记由名称、型式、尺寸、精度及旋向、标准编号、材料牌号以及表面处理组成，其标记格式如下：
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标记示例：圆柱螺旋弹簧，A型，型材直径为3mm，中径为20mm，自由高度为80mm，制造精度为2级，材料为碳素弹簧钢丝B级，表面镀锌处理，左旋。其标记为：
YA 3×20×80-2左 GB/T2089-1994 B级 － DoZn 注：按3级精度制造时，3级不标注
10.2.4 圆柱螺旋压缩弹簧的画图步骤
当已知弹簧的型材直径d、中径D2、自由高度H0（画装配图时，采用初压后的高度）、有效圈n、总圈数n1和旋向后，即可计算出节距t，其作图步骤按图10.2.4-1所示。
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作图步骤： 1. 布置图面（根据D2和H0） 2. 画两端支承圈的小圆（每端各按5/4圈画） 3. 画有效圈的小圆（两边各画1～2圈） 4. 按右旋画相应小圆的外公切线 5. 完成剖视图（画剖面线） |
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图10.2.4-1 |
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图10.2.4-2 为圆柱螺旋压缩弹簧的零件图，主视图上方的三角形，表示该弹簧的机械性能，其中P1、P2为弹簧的工作负荷，Pi为工作极限负荷，55，47表示相应工作负荷下的工作高度，39表示工作极限负荷下的高度。
弹簧的几何尺寸计算公式
表12-1 圆柱形压缩、拉伸螺旋弹簧的几何尺寸计算公式
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名称与代号 |
压缩螺旋弹簧 |
拉伸螺旋弹簧 |
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弹簧直径d/mm |
由强度计算公式确定 |
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弹簧中径D2/mm |
D2=Cd |
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弹簧内径D1/mm |
D1=D2-d |
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弹簧外径D/mm |
D=D2+d |
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弹簧指数C |
C=D2/d 一般4≤C≤6 |
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螺旋升角/° |
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有效圈数n |
由变形条件计算确定 一般n>2 |
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总圈数n1 |
压缩n1＝n＋(2~2.5)；拉伸n1＝n n1＝n＋(1.5～2)(YⅠ型热卷)；n1的尾数为1/4、1/2、3/4或整圈，推荐1/2圈 |
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自由高度或长度H0/mm |
两端圈磨平n1＝n＋1.5时，H0＝np+d n1＝n＋2时，H0＝np+1.5d n1＝n＋2.5时，H0＝np+2d 两端圈不磨平n1＝n＋2时，H0＝np+3d n1＝n＋2.5时，H0＝np+3.5d |
LI型 H0＝(n+1)d+D1 LⅡ型 H0＝(n+1)d+2D1 LⅦ型 H0＝(n+1.5)d+2D1 |
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工作高度或长度Hn/mm |
Hn＝H0－n |
Hn＝H0+n，n－变形量 |
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节距p/mm |
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p＝d |
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间距/mm |
＝p－d |
＝0 |
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压缩弹簧高径比b |
b＝H0/D2 |
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展开长度L/mm |
L=D2n1/cos |
L=D2n+钩部展开长度 |
