机械设计习题选——弹簧篇

一、选择与填空题

16-1  按照所承受的载荷不同，弹簧可分为__________、____________、__________和__________四种；而按照形状不同，弹簧可分为_________、___________、___________、___________和_________。

16-2  下列材料中不能用来作弹簧的是_________________。

   (1)70    (2)65Mn    (3)HTl50    (4)50CrVA

16-3  弹簧材料的Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类是按____________________来分的，同一材料的Ⅱ类弹簧的许用切应力值高于________________类弹簧的许用值。

16-4  碳素弹簧钢丝的拉伸强度极限随弹簧钢丝直径的增大而___________________。

   (1)增大    (2)不变    (3)减小

    二、分析与思考题

16-5  弹簧主要有哪些功能?试分别举出几个应用实例。

16-6  弹簧制S时采用冷卷或热卷与弹簧丝直径有何关系?冷卷或热卷后的热处理方法有何区别?

16-7  什么是弹簧的特性曲线?它与弹簧的刚度有什么关系?定刚度弹簧和变刚度弹簧的特性曲线有何区别?

16-8  圆柱螺旋压缩(拉伸)弹簧受载时，弹簧丝截面上的应力最大点在什么地方?最大应力值如何确定?为什么要引入曲度系数K?

16-9  弹簧的旋绕比C是如何定义的?e计弹簧时，C值的取值范围是多少?C值过大或过小有何不利?

16-10  弹簧强度计算和刚度计算的目的是什么?影响圆柱螺旋压缩(拉伸)弹簧强度和刚度的主要因素有哪些?

16-11  在设计承受变载荷的圆柱螺旋压缩(拉伸)弹簧时，按什么载荷进行设计计算，并需要做哪几方面的验算?

16-12  圆柱螺旋扭转弹簧受载时，弹簧钢丝内产生什么应力?其应力最大值的位置如何确定?

16-13  已知圆柱螺旋压缩(拉伸)弹簧的外载荷为F，试分析只增大弹簧钢丝直径d、有效圈数n、中径D三者之一时，弹簧变形是增大还

是减小。

16-14  现有两个圆柱螺旋拉伸弹簧，若它们的材料、弹簧钢丝直径、弹簧中径、端部结构等完全相同，仅有效圈数不同，试分析它们的强度、刚度大小有何不同。

16-15  当圆柱螺旋压缩弹簧有可能失稳时，可采用哪些措施防止失稳?

16-16  在什么情况下要对弹簧进行振动验算?为了使弹簧正常工作，弹簧的工作频率与弹簧基本自振频率间有何关系?若振动验算不合格时应如何修改设计?

    三、设计计算题

16-17  有一圆柱螺旋压缩弹簧的外径D₂=42mm，弹簧钢丝直径d=7mm，有效圈数n=12，材料为B级碳素弹簧钢丝，进行喷丸处理，求：

    (1)当承受的静载荷F=950N时，弹簧的压缩变形量；

    (2)当弹簧受Ⅱ类载荷时，其允许的最大工作载荷及变形量。

16-18  两个圆柱螺旋压缩弹簧，刚度是k_F1=10N/mm，是k_F2=20N/mm。求：

    (1)串联时的综合刚度是k_F和两个弹簧的变形比λ₁/λ₂；

    (2)并联时的综合刚度是k_F和两个弹簧的载荷比F₁/F₂。

16-19  一承受静载荷的圆柱螺旋拉伸弹簧，已知>簧钢丝直径d=4mm，弹簧中径D=20mm，有效圈数n=22圈，弹簧材料为C级碳素弹簧钢丝，无预应力，求弹簧允许的最大工作载荷F_max和对应的变形量λ_max。

16-20  设计一普通安全阀中的圆柱螺旋压缩弹簧。已知预调压力F₁=480N，变形量λ=14mm，工作行程h=1.9mm，弹簧中径D=20mm，两端固定支承。