彈簧是機(jī)械和電子行業(yè)中廣泛使用的一種彈性元件，彈簧在受載時(shí)能產(chǎn)生較大的彈性變形，并把機(jī)械功或動(dòng)能轉(zhuǎn)化為變形能，而在卸載后彈簧的變形消失并回復(fù)到原狀，同時(shí)將變形能轉(zhuǎn)化為機(jī)械功或動(dòng)能。彈簧的載荷與變形之比稱為彈簧剛度，剛度越大，則彈簧越硬。

一、彈簧的作用

緩沖和減振。如汽車、火車車箱下的減振彈簧，各種緩沖器的緩沖彈簧等；

控制機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)。如內(nèi)燃機(jī)中的閥門彈簧，離合器中的控制彈簧等；

儲(chǔ)存及輸出能量。如鐘表彈簧、槍閂彈簧等；

測量力的大小。如彈簧秤，測力器中的彈簧等；

二、彈簧的分類

按受力性質(zhì)彈簧分為：拉伸彈簧、壓縮彈簧、扭轉(zhuǎn)彈簧和彎曲彈簧。

拉伸彈簧(簡稱拉簧)是承受軸向拉力的螺旋彈簧，拉伸彈簧一般都用圓截面材料制造。在不承受負(fù)荷時(shí)，拉伸彈簧的圈與圈之間一般都是并緊的沒有間隙。

壓縮彈簧(簡稱壓簧)是承受向壓力的螺旋彈簧，它所用的材料截面多為圓形，也 有用矩形和多股鋼縈卷制的，彈簧一般為等節(jié)距的，壓縮彈簧的圈與圈之間有一定的間隙，當(dāng)受到外載荷時(shí)彈簧收縮變形，儲(chǔ)存形變能。

壓縮彈簧(簡稱壓簧)是承受向壓力的螺旋彈簧，它所用的材料截面多為圓形，也 有用矩形和多股鋼縈卷制的，彈簧一般為等節(jié)距的，壓縮彈簧的圈與圈之間有一定的間隙，當(dāng)受到外載荷時(shí)彈簧收縮變形，儲(chǔ)存形變能。

還有兩種不常見的空氣彈簧和碳納米管彈簧；

空氣彈簧是在柔性密閉容器中加入壓力空氣，利用空氣的可壓縮性實(shí)現(xiàn)彈性作用的一種非金屬彈簧，用在車輛的懸架裝置中可以大大改善車輛的平順性，從而大大提高了車輛運(yùn)行的舒適性，所以空氣彈簧在汽車、鐵路機(jī)車上得到了廣泛的應(yīng)用。

碳納米管彈簧：需要先制出碳納米管薄膜，再利用紡絲技術(shù)將碳納米管薄膜紡成碳納米管彈簧。直徑可以達(dá)上百微米，而長度可以達(dá)幾厘米，有望應(yīng)用于可伸縮導(dǎo)體、柔性電極、微型應(yīng)變傳感器、超級(jí)電容器、集成電路、太陽能電池、場發(fā)射源、能量耗散纖維等領(lǐng)域，還有望應(yīng)用于醫(yī)療器械，比如拉力傳感繃帶等。

三、彈簧的材料和許用應(yīng)力

彈簧在工作中常受交變和沖擊載荷，又要求有較大的變形，所以彈簧材料應(yīng)具有高的抗拉強(qiáng)度、彈性極限和疲勞強(qiáng)度。在工藝上要有一定的淬透性、不易脫碳，表面質(zhì)量好。

四、彈簧的制造

螺旋彈簧的制造工藝過程包括：卷制、掛鉤的制作或端面圈的精加工、熱處理和工藝性能試驗(yàn)。

大量生產(chǎn)時(shí)，是在自動(dòng)卷簧機(jī)上卷制；單件及小批生產(chǎn)時(shí)，則在普通車床或手工制作。 彈簧絲直徑小于或等于8mm時(shí)，常用冷卷法，卷前要熱處理，卷后要低溫回火。直徑大于8mm時(shí)，采用熱卷（熱卷溫度800℃～1000℃）法，熱卷后經(jīng)淬火和中溫回火處理，彈簧成形后要進(jìn)行表面質(zhì)量檢驗(yàn)，表面應(yīng)光潔、無傷痕、無脫碳等缺陷；受變載荷的彈簧，還須經(jīng)噴丸等表面處理，以提高彈簧疲勞壽命。

五、彈簧的端部結(jié)構(gòu)

壓縮彈簧除參加變形的有效圈數(shù)n外，為了使壓縮彈簧工作時(shí)受力均勻，保證彈簧中心線垂直于端面，彈簧兩端各有3/4～7/4圈并緊起支承作用，工作時(shí)不參與變形，故稱為死圈或支承圈。

拉伸彈簧端部有掛鉤，以便安裝和加載。常用的端部結(jié)構(gòu)有四種型式；半圓鉤環(huán)、圓鉤環(huán)制造方便，應(yīng)用廣泛，但因掛鉤過渡處產(chǎn)生很大彎曲應(yīng)力，故只宜用于彈簧絲直徑d≤10mm的彈簧?？烧{(diào)式和可轉(zhuǎn)式掛鉤受力情況較好，且可轉(zhuǎn)向任何位置以便于安裝。

六、彈簧的應(yīng)力計(jì)算

壓縮彈簧的受力分析

圖(a)為圓柱形螺旋壓縮彈簧，承受軸向工作載荷 F 由截面法分析，得知彈簧絲截面受剪力 F 及扭矩 T=FD/2，扭矩引起的剪應(yīng)力為：

彈簧的作用