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　　1、弹簧的基本性能和 设计要求 低压电器十大工艺之一低压电器十大工艺之一 弹簧的基本性能和设计要求 低压电器十大工艺低压电器十大工艺 冷冲压冷冲压 触头焊接触头焊接 塑料成型塑料成型 热处理热处理 弹簧制造弹簧制造 电镀电镀 线圈绕制线圈绕制 涂漆涂漆 铁芯制造铁芯制造 绝缘处理（浸漆）绝缘处理（浸漆）弹簧的基本性能和设计要求o弹簧的基本性能是在载荷作用下产生变形，卸载时释放能量恢复原形，加载变形过程遵循一定的规律。o弹簧在低压电器中的作用：A)保证动作力：如操作机构的作用力、触头压力、电磁系统的反作用力等；B)缓冲作用：由于电器上电磁铁的吸合、断开时有很大的冲击力，用弹簧制成缓冲机构，可以吸收动

　　2、能，减少冲击。C)防止联结件松动：电器在工作中有振动，各联结部分需要用弹簧的弹力压紧，防止松动。弹簧的基本性能和设计要求弹簧的特性线 载荷P(M)与变形F()之间的关系曲线称为弹簧的特性线。弹簧的特性线大致有三种类型：直线型、渐增型和渐减型。直线型 刚度不随载荷的变化而变化 渐增型 刚度随载荷的增加而增大 渐减型 刚度随载荷的增加而减小 弹簧的基本性能和设计要求o常用弹簧的分类（按形状和结构分）（1）圆柱螺旋弹簧 （2）变径螺旋弹簧 （3）蝶形弹簧 （4）平面蜗卷弹簧 （5）片弹簧 常用弹簧的分类（1）圆柱螺旋弹簧 这类弹簧多数由圆形截面材料制成，当同样空间条件下需要更大的刚度时，可选用矩形截

　　3、面的材料。低压断路器中常用的圆柱型弹簧有以下三种：A)圆柱形螺旋压缩弹簧 这种弹簧结构简单，制造方便，特性接近于直线型，刚度值较稳定。在低压断路器中常用作触头弹簧、螺旋管式电磁脱扣器的瞬时弹簧等。B)圆柱形螺旋拉伸弹簧 性能和特点与压缩弹簧相同，主要承受拉伸载荷，其特性线是直线型，分 无初应力和有初应力两种。在低压断路器中常用作机构主弹簧（一般有初应力）、拍合式电磁脱扣器 的瞬时弹簧和机构的复位弹簧等（一般无初应力）。C)圆柱形螺旋扭转弹簧 这种弹簧主要承受扭矩作用，特性线呈直线型。在低压断路器中常用作触头弹簧或机构及脱扣器的复位弹簧。常用弹簧的分类2）变径螺旋弹簧 A)圆锥形螺旋弹簧 这类弹

　　4、簧的特点是稳定性好，结构紧凑，其特性线开始是直线，随着载荷的增加，逐渐变成渐增型，有利于缓和冲击和共振，接触器弹簧的主弹簧常选用圆锥形弹簧。B)中凸和中凹形弹簧 这类弹簧的特性相当于圆锥形弹簧，中凸形弹簧在某些场合可替代圆锥形弹簧使用，中凹形弹簧主要用作坐垫和床垫。常用弹簧的分类 （3）蝶形弹簧 加载与卸载特性不重合，在工作过程中有能量消耗，缓冲和减震能力强，蝶形弹簧常用于中、高压产品中。（4）平面蜗卷弹簧 这类弹簧圈数多，变形角大，储存能量大，多用在仪器和钟表中。（5）片弹簧 这类弹簧由薄片材料制成，结构形状繁多，主要用于仪表及低压元器件中，继电器中使用较多。常用弹簧的分类 型 式代 号 简

　　5、 图 特 点 用 途圆柱型螺旋压缩弹簧 Y弹簧受轴向压缩负荷 Y RY两端圈并紧、磨平广泛应用于冷卷及热卷弹簧 RY两端圈并紧、不磨或磨平广泛应用于热卷弹簧 Y 两端圈并紧不磨用于d0.5mm,且对支承要求不高的情况，应用于冷卷弹簧 Y两端圈不并紧一般用于不太重要的弹簧，应用于冷卷弹簧 常用弹簧的分类 型 式代 号 简 图 特 点 用 途圆柱型螺旋拉伸弹簧 L弹簧受轴向拉伸负荷 L RL 半圆钩环两端弯有钩环，钩环形式视装配要求而定，推荐采用半圆钩环、圆钩环和圆钩环压中心3种形式。钩环弯折处应力较大，易折断，半钩环体积较小，多用于拉力不太大的情况。L RL 圆钩环 L RL 圆钩环压中 心 L

　　6、偏心圆钩环 L 长臂半圆钩环 常用弹簧的分类 型 式代号 简 图 特 点 用 途圆柱型螺旋扭转弹簧 N弹簧受扭转负荷N内臂扭转弹簧扭转弹簧型式繁多，端部结构视装配要求而定，推荐采用外臂、内臂及直臂扭转弹簧，均应用于冷卷弹簧N外臂扭转弹簧N中心臂扭转弹簧N 双扭簧N直臂扭转弹簧N单臂弯曲扭转弹簧 弹簧的基本参数弹簧的基本参数1）弹簧的直径（中径）2）弹簧的旋绕比3）弹簧的圈数4）弹簧的螺旋角和节距5）弹簧的高度（长度）6）弹簧的刚度7）弹簧的端部结构 弹簧的基本参数 弹簧的直径（中径）弹簧的直径（中径）弹簧的中径D是弹簧的公称尺寸，也是各参数的计算依据，为了保证弹簧工作时有足够的空间，设计时应考

　　7、虑弹簧受载荷时簧圈直径的变化。对压缩弹簧来说，受载时簧圈直径会增大，增大值的近似计算如下：当弹簧两端固定，从自由高度压到并紧时，直径的增大值D为：D 0.05 (t 弹簧的节距）当两端面与支承座间可以自由回转，摩擦力比较小时，直径的增大值D为：D 0.1 弹簧的基本参数o扭转弹簧在受载后直径将变小、圈数增加，直径变小的程度取决于弹簧原有圈数及工作时扭转角的大小。变化后的内径D1计算如下：D1 D1 D1 o为了避免弹簧与心轴发生抱紧现象，扭转弹簧的心轴必须比最大工作扭矩作用下的弹簧内径小10。弹簧的基本参数弹簧的旋绕比弹簧的旋绕比C C 弹簧中径D与材料直径 d 之比称作弹簧的旋绕比，或弹簧指

　　8、数。旋绕比越小，曲率越大，绕制越困难，弹簧刚度也越大。由于工作时弹簧材料内侧切应力比平均切应力大很多，导致其工作区间变小。旋绕比大时，弹簧绕制较容易，性能也较稳定。弹簧的圈数弹簧的圈数 弹簧的有效圈数n是指直接参加弹性变形的圈数。为了避免由于载荷偏心引起过大的附加力，工作圈数最少为两圈，一般应不少于3圈。压缩弹簧支承圈的圈数n2取决于端部结构型式。总圈数等于有效圈数与支承圈数之和。弹簧的基本参数弹簧的螺旋角和节距弹簧的螺旋角和节距 压缩弹簧的螺旋角一般取510，如螺旋角大于10时，则计算弹簧变形应考虑螺旋角的影响，螺旋角arctg 。相邻两簧圈中心沿弹簧轴线之间的距离称为弹簧的节距t，对于正常

　　9、节距的压缩弹簧，要求被压缩到整个变形区的80时，弹簧圈间不应接触。拉伸弹簧的节距td，因而螺旋角很小，可忽略不计。扭转弹簧的节距 t=d+（系弹簧圈间间隙），扭转弹簧的节距一般比较小，因而其螺旋角也比较小。弹簧的基本参数 弹簧的高度（长度）弹簧的高度（长度）压缩弹簧的自由高度H0是指弹簧在不受外力时弹簧的高度，压并高度Hb是指压缩弹簧压至各圈接触时的理论高度。拉伸弹簧的自由长度H0是指两端钩环内侧的距离。端部为半园钩环时 H0(n+1)d+D1 端部为园钩环时 H0(n+1)d+2D1 弹簧的基本参数 弹簧的刚度弹簧的刚度o对压缩弹簧和拉伸弹簧，弹簧刚度是指使弹簧产生单位变形所用的载荷，即：P

　　10、=P/F=其中 P 压缩和拉伸弹簧刚度（N/mm）P 弹簧所受负荷（N）F 弹簧的变形量（mm）G 弹簧材料切变模量（N/mm）d 弹簧材料直径（mm）n 弹簧的有效圈数 D 弹簧中径（mm）弹簧的基本参数o扭转弹簧的刚度M指产生单位变形角所需的扭矩，M=M/=其中 M 扭转弹簧的刚度（Nmm/1）M 扭转弹簧的扭矩（Nmm）扭转弹簧的扭转角 E 弹簧材料的弹性模量（N/mm）弹簧的基本参数 弹簧的端部结构弹簧的端部结构 压缩弹簧的端部结构常用的有两端圈并紧并磨平、两端圈并紧不磨平和两端圈不并紧三种，两端圈不磨平的结构稳定性差，一般用于要求不高，承受静载荷或旋绕比较大的弹簧。当旋绕比在310之

　　11、间时，弹簧端面应磨平以提高垂直度及稳定性；旋绕比在1015之间时，端部可磨平，也可不磨平；旋绕比大于15时，端面一般不需磨平。弹簧的基本参数 压缩弹簧端部型式与高度、总圈数的关系 端部型式总圈数n1自由高度H0压并高度Hb端部不并紧不磨平 n nt+d (n+1)d端部不并紧、磨平1/4圈 n+0.5 nt (n+1)d端部并紧不磨平，支承圈为1圈 n+2 nt+3d (n+3)d 弹簧的基本参数 压缩弹簧端部型式与高度、总圈数的关系 端部型式总圈数n1自由高度H0压并高度Hb端部不并紧、磨平，支承圈为3/4圈 n+1.5 nt+d (n+1)d端部并紧、磨平，支承圈为1圈 n+2 nt+1.

　　12、5d (n+1.5)d端部并紧、磨平，支承圈为1+1/4圈 n+2.5 nt+2d (n+2)d 弹簧的基本性能和设计要求 低压断路器常用弹簧的设计计算低压断路器常用弹簧的设计计算 弹簧材料的许用应力 及 应按负荷性质确定。弹簧按负荷性质分为三类：类：受变负荷作用，次数在106 次以上的弹簧；类：受变负荷作用，次数在103 105次或冲击负荷的弹簧；类：受变负荷作用，次数在103 次以下的弹簧。碳素弹簧钢丝的级别：B级：用于低应力弹簧，钢丝直径d0.0813.00mm C级：用于中等应力弹簧，钢丝直径d0.0813.00mm D级：用于高应力弹簧，钢丝直径d0.086.00mm 常用弹簧的设计

　　14、簧的设计计算圆柱螺旋压缩弹簧圆柱螺旋压缩弹簧 A)已知弹簧参数：钢丝直径、有效圈数、弹簧中径 求弹簧刚度和弹簧力（工作负荷）弹簧刚度 P=(N/mm)G 剪切弹性模量 （Gpa）d 钢丝直径 (mm)D 弹簧中径 (mm)n 有效圈数 弹簧力P=P h (N)h 工作行程 (mm)常用弹簧的设计计算B)按所需弹簧力（工作负荷）和使用场合确定弹簧参数 最大工作负荷 P 给定或由下式计算：P=p （N）(类弹簧)P=p（N）(类弹簧)P=p（N）(类弹簧)p 许用切应力（Mpa）K 曲度系数 查表或按下式计算：K=+常用弹簧的设计计算 C 旋绕比 查表或按下式计算：C=D 弹簧中径 （mm）D=D

　　15、 d D 弹簧外径 (mm)弹簧直径 d d=1.6 (mm)有效圈数 n n=总圈数 n1 常用弹簧的设计计算 工作极限载荷 Pj Pj=j（Mpa）（j极限剪切应力）类:j 1.12 p 类:j 1.25 p 类:j 1.67 p 最大工作载荷下的变形Fn 给定或按下式计算：Fn=(mm)常用弹簧的设计计算 圆柱螺旋拉伸弹簧圆柱螺旋拉伸弹簧 圆柱螺旋拉伸弹簧分有初应力和无初应力两种。采用具有初应力的拉伸弹簧主要是为了减小弹簧的重量和工作尺寸。这种弹簧的特点是具有一段假象的变形量X，即在自由状态下具有一定的初拉力，当承受载荷时，首先要克服相当于假象变形量X的初拉力,弹簧才开始伸长，即在同样的

　　16、拉力下，弹簧实际变形尺寸较小。外形尺寸相同的拉伸弹簧，在有无初应力的情况下，刚度相同。拉伸弹簧的初应力 取决于材料、材料直径、弹簧指数和加工方法。用不需淬火的弹簧钢丝制成的拉伸弹簧当圈与圈之间相互接触均有一定的初应力 ，如不需要初应力时，各圈间应有间隙，经淬火的弹簧，没有初应力。对应于初应力的拉伸负荷，即为初拉力。常用弹簧的设计计算A)已知弹簧参数：钢丝直径、圈数、弹簧中径，求弹簧刚度和弹簧力 无初拉力的拉伸弹簧计算方法与压缩弹簧相同。有初拉力的拉伸弹簧计算方法如下；弹簧刚度 P (N/mm)初拉力 （N）G 剪切弹性模量 （Gpa）d 钢丝直径 (mm)D 弹簧中径 (mm)n 有效圈数 材料初应力（Mpa）K 弹簧曲度系数 弹簧力P P h (N)h 工作行程 (mm)常用弹簧的设计计算B)按所需弹簧力和使用场合确定弹簧参数 无初拉力的圆柱螺旋拉伸弹簧，其最大工作负荷、曲度系数K、弹簧直径d、工作极限载荷、最大工作载荷下的变形等的计算方法与压缩弹簧相同。拉伸弹簧的有效圈数与钩环的的配置关系：当有效圈数的尾圈为半圈数时，两端的钩环在一个平面内，钩口 方向相反；当有效圈数的尾圈为整圈数

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