弹簧是一种弹性元件，由于材料的弹性和弹簧的构造特点，它具有屡次重复地随外栽荷的大小而做相应的弹性变形，卸载后立即恢复原状的特性。很多机械正是利用弹簧的这一特点来满足特殊要求的。其主要功能有：

　　⑶、储存及输出能量，如钟表弹簧，枪栓弹簧，仪表和自动控制机构上的原动弹簧等。

　　⑷、控制运动，如控制弹簧门关闭的弹簧，离合器、制动器上的弹簧，控制燃机气缸阀门开启的弹簧等。

　　弹簧的分类方法很多，按照所承受的载荷的不同，弹簧可分为拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧和弯曲弹簧等四种；按照形状的不同，弹簧可分为螺旋弹簧、碟形弹簧、环形弹簧、盘形弹簧和板弹簧等；按照使用材料的不同，弹簧可分为金属弹簧和非金属弹簧。各种弹簧的特点、应用见表1。

　　在一般机械中，最常用的是圆柱螺旋弹簧。故本章主要讲述这类弹簧的构造形式、设计理论和计算方

　　弹簧钢的的主要性能要高强度和高屈服极限和疲劳极限，所以弹簧钢材用较高的含碳量。但是碳素钢的淬透性较差，所以在对于截面较大的弹簧必须使用合金钢。合金弹簧钢中的主要合金元素是硅和锰，他们可以增强钢的淬透性和屈强比。

　　弹簧材料使用最广者是弹簧钢〔SUP〕。碳素钢用于直径较小的弹簧，工艺多为冷拔成型，如：65#，75#，85#。直径稍大，需用热成型工艺生产的弹簧多采用60Si2Mn，如汽车板簧，铁路车辆的缓冲簧。对于高应力的重要弹簧可采用50CrV,常用于高级轿车板簧，发动机气门弹簧等。其他弹簧钢材料还有：65Mn,50CrMn,30W4Cr2V等。

　　a、碳钢及合金钢：制造弹簧时，常加矽、锰、铬、钒及钼等金属元素于钢中，以增加弹簧之弹性及疲劳限度，且使其耐冲击。

　　b、大型弹簧多用热作加工，即弹簧材料高温轧成棒，再高温加工成形后，淬火于780度～850度左右之油或水中，再施以400度～500度的温度回火。

　　c、小型弹簧，先经退火，再用冷作加工，捲成后再经硬化回火，如钢丝、琴钢丝或钢带。

　　d、琴钢丝是属高炭钢材〔0.65～0.95%〕制造，杂质少，直径常小于1/4时经过轫化处理后在常温抽成线，其机械性质佳，抗拉强度及轫性大，为优良的螺旋弹簧材料。

　　g、板弹簧常用0.9～1.0%之普通钢，其较高级者那么使用铬钒钢及矽锰钢。

　　弹簧常在变载荷和冲击载荷作用下工作，而且要求在受极大应力的情况下，不产生塑性变形，因此要求弹簧材料具有较高的抗拉强度极限、 弹性极限和疲劳强度极限， 不易松弛。同时要求有较高的冲击韧性， 良好的热处理性能等。常见的弹簧材料有优质碳素钢、合金钢和铜合金。 几种主要弹簧材料的使用性能和 许用应力见表 2。

　　在选择材料时，应考虑弹簧的用途、重要性、工作条件〔如载荷性质、大小及循环特性，工作温度和 周围介质，工作时间等〕、加工方法、热处理和经济性等诸多因素。如碳素弹簧钢的价格低，强度高，性 能好，广泛用于受静载荷和有限作用次数变载荷的小弹簧；合金钢的强度高，弹性好，耐温高，适用于尺 寸较大及承受冲击载荷的弹簧；不锈钢耐腐蚀、耐高温，适用于在腐蚀性介质中工作的弹簧；铜合金的耐 腐和抗磁性好，但强度低，适用于受力较小而又要求有耐腐蚀和防磁的弹簧。表 3 为优质碳素弹簧钢丝的 尺寸系列和抗拉强度极限， 供设计时参考。

　　弹簧材料的许用应力与材料种类、载荷性质、热处理方法、弹簧丝尺寸，弹簧的工作条件和重要程度 有关，弹簧的许用应力按受变载荷循环次数的情况不同分三类〔见表 2〕；循环次数在 106 以上的重要弹簧

　　〔如燃机阀门弹簧和电磁闸瓦制动弹簧等〕 为Ⅰ类；循环次数在 103-1之间及受冲击载荷的弹簧〔如调速 器弹簧和一般车辆弹簧等〕 为Ⅱ类；循环次数在 103 以下的弹簧〔如一般平安阀门弹簧和磨擦式平安离合 器弹簧等〕 为Ⅲ类。

　　碳素弹簧钢的强度高、性能好， 供给充足，应用广泛，适于制造弹簧丝直径d≤13mm 的弹簧。 按照 用途分为三级： B 级〔d＝0.08-10mm〕用于低应力弹簧； C 级 d＝0.08-10mm用于中等应用弹簧； D 级〔 d

　　＝0.08-6.0mm〕用于高应力弹簧。碳素弹簧钢丝的抗拉强度极限σb见表 3。

　　c：弹簧指数减小会导致局部应力过大。另外，弹簧指数较大或较小时，加工性也成问

　　⑵、纵横比：为了确保有效圈数，压缩弹簧的纵横比〔自由高度与螺旋平均直径之比〕可设定为