2　弹簧材料及许用应力

选择弹簧材料主要根据弹簧的工作条件，弹簧承受的载荷类型，是否受冲击载荷以及弹簧材料的许用应力等因素确定，同时也应考虑弹簧制造的工艺性。弹簧常用材料见表12-2-2，其中部分弹簧钢丝及青铜线的抗拉极限强度σb见表12-2-3～表12-2-5。弹簧许用应力见表12-2-6。

表12-2-2　弹簧常用材料

表12-2-3　弹簧钢丝的抗拉极限强度σb（摘自GB/T 1239.6—2009）

注：1.表中σb均为下限值。
2.碳素弹簧钢丝用25～80，40Mn～70Mn钢制造；琴钢丝用60～80，60Mn～70Mn钢制造；弹簧用不锈钢丝用1Cr18Ni9，0Cr19Ni10，0Cr17Ni12Mo2，0Cr17Ni18Al钢制造。

表12-2-4　油淬火-回火弹簧钢丝力学性能（摘自GB/T 18983—2003）

注：1.FDSiMn和TDSiMn直径不大于5.00mm时，断裂收缩率不应小于35％；直径大于5.00mm至14.00mm时，断裂收缩率不应小于30％。
2.一盘或一轴内钢丝抗拉强度允许的波动范围为：①VD级钢丝不应超过50MPa；②TD级钢丝不应超过60MPa；③FD级钢丝不应超过70MPa。

表12-2-5　青铜线的抗拉极限强度σb

注：表中σb为下限值。
按照工作特点螺旋弹簧所受载荷可以分：
①静负荷
a.恒定不变的负荷（Ⅲ类载荷）
b.负荷有变化，但作用次数N小于104（Ⅲ类载荷）
②动负荷　负荷有变化，作用次数N大于104。根据作用次数动负荷可以分为：
a.有限疲劳寿命：冷卷弹簧作用次数N≥104～106次（Ⅱ类载荷）；热卷弹簧作用次数N≥104～105次；
b.无限疲劳寿命：冷卷弹簧作用次数N≥107次（Ⅰ类载荷）；热卷弹簧作用次数N≥2×106次；
c.当冷卷弹簧作用次数N介于106～107次；热卷弹簧作用次数N介于105～2×106次时，可以根据使用情况，参照有限或无限疲劳寿命设计。

表12-2-6　压缩、拉伸、扭转弹簧材料的许用应力值

注：1.σb分别取表12-2-3、表12-2-4中抗拉强度的中间值和表12-2-4中的值。
2.材料直径d＜1.0mm的弹簧，试验切应力为表中数值的90％。
3.热卷弹簧成形后，热处理的硬度为42～52HRC，硬度为上限时，则取表中的上限值。

在选取材料和确定许用应力时应注意以下几点：

①对重要的弹簧，其损坏对整个机械有重大影响时，许用应力应适当降低；

②经强压处理的弹簧，能提高疲劳极限，对改善载荷下的松弛有明显效果，可适当提高许用应力；

③经喷丸处理的弹簧，也能提高疲劳强度或疲劳寿命，其许用应力可提高20％；

④当工作温度超过60℃时，应对切变模量G进行修正，其修正公式为

Gt＝KtG

式中　G——常温下的切变模量；

Gt——工作温度下的切变模量；

Kt——温度修正系数，其值从表12-2-7查取。

表12-2-7　温度修正系数

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