弹簧常用材料及其许用应力.doc

表1 弹簧常用材料及其许用应力
表2 弹簧钢丝的拉伸强度极限σB（MPa）
表3 常用旋绕比C值
表4 普通圆柱螺旋弹簧尺寸系列
表5 导杆（导套）与弹簧间的间隙
表6 通圆柱螺旋压缩及拉伸弹簧的结构尺寸
表1 弹簧常用材料及其许用应力（摘自GBl239-1976）
名称
组别②
许用切应力
[τ] (MPa)
许用弯曲应力
[σb] (MPa)
切变模量
G
(MPa)
弹性模量
E
(MPa)
推荐硬度
(HRC)
推荐使用温度
(℃)
特性及用途
弹簧类别①
弹簧类别①
I类
II类
III类
II类
III类
碳素弹簧钢丝
I组,II,IIa组,III组
0.3σB③
0.4σB
0.5σB
0.5σB
0.625σB
0.5≤d≤4
81400～78500
d>4
78500
0.5≤d≤4
203000～201000
d>4
196000

-40～+120
强度高，韧性好，适用于做小弹簧
特殊用途碳素弹簧钢丝
甲组，乙组，丙组
硅锰合金弹簧钢丝

471
628
785
785
981
78500
196000
45～50
-40～+200
弹性好，回火稳定性好，易脱碳，用于制造大载荷弹簧
　注： ① 弹簧按载荷性质分为三类：
I类一受变载荷作用次数在106以上的弹簧；
II类一受变载荷作用次数在103~105及冲击载荷的弹簧；
III类一受变载荷作用次数在103下的弹簧。
　　　　② 碳素弹簧钢丝的组别见表2。
　　　　③ 弹簧材料的拉伸强度极限，查表2。
表2 弹簧钢丝的拉伸强度极限σB（MPa）
碳素弹簧钢丝
特殊用途碳素弹簧钢丝
重要用途弹簧钢丝
钢丝直径
d(mm)
I组
II组IIa组
III组
钢丝直径
d(mm)
甲组
乙组
丙组
钢丝直径
d(mm)
65Mn
0.32～0.6
0.63～0.8
0.85～0.9
1
1.1～1.2
1.3～1.4
1.5～1.6
1.7～1.8
2
2.2
2.5
2.8
3
3.2
3.4～3.6
4
4.5～5
5.6～6
6.3～8
2599
2550
2501
2452
2354
2256
2157
2059
1961
1863
1765
1716
1667
1667
1618
1569
1471
1422
2157
2108
2059
2010
1912
1863
1814
1765
1765
1667
1618
1618
1618
1520
1520
1471
1373
1324
1226
1667
1667
1618
1618
1520
1471
1422
1373
1373
1373
1275
1275
1275
1177
1177
1128
1079
1030
981
0.2～0.55
0.6～0.8
0.9～1
1.1
1.2～1.3
1.4～1.5

2844
2795
2746

2697
2648
2599
2599
2501
2403

2550
2501
2452
2452
2354
2256

1～1.2
1.4～1.6

1.8～2
2.2～2.5

2.8～3.4
3.5
3.8～4.2
4.5
4.8～5.3
5.5～6

1765
1716

1667
1618

1569
1471
1422
1373
1324
1275
　　注：表中σB均为下限值。

表3 常用旋绕比C值
d(mm)
0.2～0.4
0.45～1
1.1～2.2
2.5～6
7～16
18～42
C=D2/d
7～14
5～12
5～10
4～9
4～8
4～6

表4 普通圆柱螺旋弹簧尺寸系列 (摘自GB1358-1993)
弹簧丝直径
d(mm)
第一系列
0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.6 0.8 1 1.2 1.6 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 6 8 10 12 16 20 25 30 35 40 45 50 60 70 80
第二系列
0.7 0.9 1.4 (1.5) 1.8 2.2 2.8 3.2 3.8 4.2 5.5 7 9 14 18 22 (27) 28 32 (36) 38 42 55 65
弹簧中径
D2(mm)
第一系列
0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.2 1.6 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 6 7 8 9 10 12 16 20 25 30 35 40 45 50 55 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 180 200 220 240 260 280 300 320 360 400
第二系列
1.4 1.8 2.2 2.8 3.2 3.8 4.2 4.8 5.5 6.5 7.5 8.5 9.5 14 18 22 28 32 38 42 48 52 58 65 75 85 95 105 115 125 135 145 170 190 210 230 250 270 290 340 380 450
有效圈数
n(圈)
压缩弹簧
2 2.25 2.5 2.75 3 3.25 3.5 3.75 4 4.25 4.5 4.75 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10 10.5 11.5 12.5 13.5 14.5 15 16 18 20 22 25 28 30
拉伸弹簧
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 22 25 28 30 35 40 45 50 55 60 65 70 80 90 100
自由高度
H0(mm)
压缩弹簧
（推荐选用）
4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 22 24 26 28 30 32 35 38 40 42 45 48 50 52 55 58 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 130 140 150 160 170 180 190 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 450 480 500 520 550 580 600 620 650 680 700 720 750 780 800 850 900 950 1000
注：1）本表适用于压缩,拉伸和扭转的圆截面弹簧丝的圆柱螺旋弹簧。
　　2）应优先采用第一系列。括号内尺寸只限于老产品采用。
　　3）拉伸弹簧有效圈数除去表中规定外,由于两勾环相对位置不同,其尾数还0.25,0.5,0.75

表5 导杆（导套）与弹簧间的间隙
中径D2(mm)
≤5
>5～10
>10～18
>18～30
>30～50
>50～80
>80～120
>120～150
间隙c(mm)
0.6
1
2
3
4
5
6
7

表6 通圆柱螺旋压缩及拉伸弹簧的结构尺寸
参数名称及代号
计算公式
备注
压缩弹簧
拉伸弹簧
中 径D2
D2=Cd
按表4取标准值
内 径D1
D1=D2-d

外 径D
D=D2+d

旋绕比C
C=D2/d

压缩弹簧长细比b
b=H0/D2

b在1～5.3的范围内选取
自由高度或长度H0
H0≈pn+(1.5～2)d
（两端并紧，磨平）
H0≈pn+(3～3.5)d
（两端并紧，不磨平）
H0=nd+钩环轴向长度

工作高度或长度
H1,H2,…,Hn
Hn=H0-λn
Hn=H0+λn
λn--工作变形量
有效圈数n
根据所要求的变形量计算
n≥2
总圈数n1
n1=n+(2～2.5)（冷卷）
n1=n+(1.5～2) （YII型热卷）
n1=n
拉伸弹簧n1尾数为1/4,1/2,3/4整圈。推荐用1/2圈
节 距p
p=(0.28～0.5)D2
p=d

轴向间距δ
δ=p-d

展开长度L
L=πD2n1/cosα
L≈πD2n+钩环展开长度

螺旋角α
α=arctg(p/πD2)
对压缩螺旋弹簧，推荐 α=5°～9°
质 量ms
ms=
γ为材料的密度，对各种钢，γ=7700kg/；对铍青铜，γ=8100kg/
2）节距p；
3）螺旋升角α：。对圆柱螺旋压缩弹簧一般应在5°～9°范围内选取。
弹簧的旋向可以是右旋或左旋，无特殊要求时，一般都用右旋。

二、普通圆柱螺旋压缩及拉伸弹簧的结构尺寸
参数名称及代号
计算公式
备注
压缩弹簧
拉伸弹簧
中 径D2
D2=Cd
按表4取标准值
内 径D1
D1=D2-d

外 径D
D=D2+d

旋绕比C
C=D2/d

压缩弹簧长细比b
b=H0/D2

b在1～5.3的范围内选取
自由高度或长度H0
H0≈pn+(1.5～2)d
（两端并紧，磨平）
H0≈pn+(3～3.5)d
（两端并紧，不磨平）
H0=nd+钩环轴向长度

工作高度或长度
H1,H2,…,Hn
Hn=H0-λn
Hn=H0+λn
λn--工作变形量
有效圈数n
根据所要求的变形量计算
n≥2
总圈数n1
n1=n+(2～2.5)（冷卷）
n1=n+(1.5～2) （YII型热卷）
n1=n
拉伸弹簧n1尾数为1/4,1/2,3/4整圈。推荐用1/2圈
节 距p
p=(0.28～0.5)D2
p=d

轴向间距δ
δ=p-d

展开长度L
L=πD2n1/cosα
L≈πD2n+钩环展开长度

螺旋角α
α=arctg(p/πD2)
对压缩螺旋弹簧，推荐 α=5°～9°
质 量ms
ms=
γ为材料的密度，对各种钢，γ=7700kg/；对铍青铜，γ=8100kg/