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第3章：压缩弹簧的类型
不同类型的压缩弹簧包括：
凸压缩弹簧
凸形弹簧，也称为桶形弹簧，具有中心直径较大的线圈和两端直径较小的线圈。当弹簧被挤压时，它们的设计使线圈能够相互配合。顶部和底部外径小于中心外径的压缩弹簧称为凸形弹簧。凸形弹簧用于产生线性力。
可以生产各种直径的筒形弹簧，从而实现无数种设计。因为它可以节省空间、消除屈曲并具有各种形状以更好地适应任何设计，所以与普通压缩弹簧相比，最终用户更喜欢桶形弹簧。伸缩式或非伸缩式筒形弹簧都是可能的。制造商在弹簧放气时需要更高的稳定性和运动阻力的应用中使用凸形弹簧。它们主要用于玩具、家具和汽车行业。
锥形压缩弹簧
锥形弹簧是圆锥形的锥形弹簧。弹簧的一端直径大于另一端，弹簧周围的线圈形成渐进的锥度或变形。一些锥形弹簧在线圈之间有直径变化，允许每个线圈适合它之前的线圈。这些弹簧往往会增加稳定性，同时降低实体高度。一些锥形弹簧的直径已调整到一定程度，由于其锥形形状，它们在压缩时会表现出望远镜效果。这允许用户完全压缩弹簧，导致所有线圈在一个线径内坍塌，从而提供更大的行程或偏转。如果产品的创造者需要更大的偏转或行程距离，这是最佳选择。
就稳定性而言，锥形弹簧优于标准压缩弹簧。由于锥形弹簧的较大外径通常位于底部，因此它们提供更好的稳定性，不太可能弯曲，并且在压缩时不会失去平衡。
碟形弹簧或贝尔维尔弹簧
下图描绘了构成碟形弹簧的锥形盘。贝尔维尔创造了它并于年在法国注册了它的设计。下图描绘了碟形弹簧的典型负载偏转特性。由于(h/t)比的不同，有许多不同的载荷-挠度曲线可用。板式离合器、制动器、安全阀和各种紧固连接都需要碟形弹簧。
这些是Belleville弹簧的优点：
它易于制造并且结构简单。
它是一个小型弹簧组件。
当需要非常大的力来偏转小弹簧时，它特别有用。
它具有适应性，因为它提供了广泛的弹簧常数。
它可以提供任何线性或非线性负载偏转特性。
锥形盘可根据其尺寸和厚度以串联、并联或串并联配置堆叠。在不改变设计的情况下，这些组合提供了多种弹簧常数。
通过串联两个碟形弹簧实现相同力的双偏转。另一方面，当两个碟形弹簧并联连接时，给定偏转的力大约加倍。
凹形弹簧
凹形弹簧，也称为沙漏弹簧，其线圈在中心比两端窄。弹簧的对称形状有助于将它们保持在特定位置的中心。凹形弹簧节省空间，消除屈曲，并以其设计分布惠及众多专业场所。凹形弹簧的末端线圈比中心线圈宽；因此，压力分布不均，提高了稳定性。有更多的选择，因为有许多不同的配置可供选择，可以包含在任何设计中。
直螺旋弹簧
直弹簧的每个线圈具有相同的直径。最常见的是带有直线圈的弹簧。
蜗壳弹簧
蜗壳弹簧具有锥形线圈，而不是具有圆形、椭圆形或方形横截面的线材。类似于锥形压缩弹簧，它们的操作相似。圆锥形状相互滑动而不是被压缩力压在一起。与相同长度的非锥形压缩弹簧相比，蜗壳弹簧将压缩到较低的实体高度。
变节距弹簧
可变螺距弹簧中的线圈在某些地方间隔更宽，而在其他地方则靠得更近。间距是相邻线圈之间距离的术语。可变螺距弹簧沿弹簧长度在每个线圈之间具有不同的间隔
弹匣弹簧
为了将弹药筒或子弹打入手枪的弹膛，弹匣使用带有椭圆形或矩形线圈的压缩弹簧。这些弹簧需要以极高的精度和严格的质量控制来制造。有许多不同的弹簧设计可供选择，长度、线圈数和所需的力各不相同。由于大多数弹匣弹簧的运行接近其实体高度，因此速率成为一个关键的设计考虑因素。
扭力弹簧
扭力弹簧是一种储存和释放旋转能量的机械工具。扭力弹簧的每一端都连接到一个机械部件。当弹簧的一端绕其轴线转动时，弹簧的绕组被拉紧并储存势能。由于另一端保持固定，它会绕身体的中心线轴线偏转。随着绕组变得更紧并抵抗更大的旋转力，弹簧储存了更多的势能。弹簧松开后会发生弹性回弹，释放张紧的能量。
弹簧的另一端承受相等的旋转力，这可能会在连接的机械部件上施加扭矩。机械部件可以通过扭力弹簧固定到位。由于弹簧被扭曲以产生更紧的缠绕，因此它比旋转应力更容易受到弯曲应力的影响。
与受线性和旋转力影响的压缩和拉伸弹簧不同，这些弹簧的不同之处在于仅涉及旋转力。扭转后要恢复原来的缠绕，也是靠材料的弹性。
根据旋转方向，拉伸弹簧可以顺时针或逆时针施力。为了提供最大的力，扭力弹簧必须沿绕组方向转动。
扭力弹簧在几乎每个行业都有多种用途，并且这些弹簧有多种变体。
第4章：压缩弹簧的应用和优势
本章将讨论压缩弹簧的应用和优势。
压缩弹簧的应用
压缩弹簧的应用包括：
汽车：如果离开压缩弹簧，大多数汽车将无法制造生产。压缩弹簧用于汽车的各个地方，例如座椅、软管，甚至悬架。座椅采用压缩弹簧以贴合身体并提供更多舒适感。为了满足各种车辆压缩弹簧的用途，市场上各种尺寸和形状可选择。
门锁：传统上，弹簧对于门锁的正常功能至关重要。由于锁和钥匙系统的机制，大多数金属锁都包含一些钢弹簧，它依靠钥匙释放将螺栓固定到位并保持门锁的压力，弹簧产生这种张力。自年代以来，锁匠已将开始把压缩弹簧用于锁具。
钢笔：通过检查圆珠笔可以观察到压缩弹簧。这个弹簧使钢笔在露出笔尖的同时书写，然后将笔尖保护在外壳内以防止墨水变干，这样还可以省掉一个不容易保管的笔帽
航空：如果没有多种类型的弹簧，大多数航空旅行都是不可能的。飞机上的弹簧可能不可见，但空气涡轮机、制导系统、发动机控制装置、机轮、制动器、仪表、燃料电池和柴油发动机只是飞机中需要弹簧的部分部件。
枪械：每当考虑张力时，请考虑压缩弹簧。考虑发射弓箭所需的压力。如果用压缩弹簧代替人体部件，弩就是一种更简单的武器。现代半自动手枪继续取得技术进步，它使用压缩弹簧吸收后坐力产生的能量，然后将其重定向以推进套筒或螺栓并为武器重新装弹以进行后续射击。
医疗设备：机械压缩弹簧用于许多医疗设备应用，从吸入器、药丸分配器和注射器中的微型弹簧到许多诊断工具。此外，还有用于各种医疗设备的弹簧，包括导管、阀门、蠕动泵、轮椅、内窥镜设备、订书机以及外科、整形外科和其他工具。
压缩弹簧的优点
压缩弹簧的优点包括：
防止另一个部件移动：阻止另一个部件移动的能力是压缩弹簧的最大优势之一。由于此功能，微型压缩弹簧现在成为压力表内部设计和操作的重要组成部分。压力表的介质在压力下被泵入空心管中，空心管在充满时会变直。这种压力导致管子移动，推动连接到微型压缩弹簧的连杆和齿轮。压力指示针的位置受弹簧阻力、推回力和阻力的影响。
将部件放回正确位置：汽车和建筑物门上的门闩是一个额外的优势，它证明了压缩弹簧的使用频率和重要性。想象一下，举起把手打开一扇门，以最大程度地了解弹簧的工作原理。如果在没有拉开门的情况下使用该动作，则锁定机构的压缩弹簧会将其恢复到锁定位置。可以通过拉动或转动装置来压缩弹簧；如果它保持原位，弹簧将保持压缩状态；否则，它将再次锁存。
施加持续的压力：压缩弹簧最重要和最惊人的优势之一是在电池供电的产品中。压缩弹簧的持续压力完成了各种电池供电小工具内部电路所需的安全电子接触。想想儿童玩具或手电筒中的独立电池槽。需要轻轻挤压每个电池槽中的小压缩弹簧以容纳电池。除了将电池固定到位之外，这种压缩产生的储存能量还建立了设备从电池汲取电力所必需的导电连接。用户可能不会对其中的一些优势感到惊讶；事实上，用户可能因为其中之一而对压缩弹簧感兴趣。压缩弹簧无疑是适用于所有行业的各种规模应用和数百万种不同用途的最佳选择，因为它们具有特殊的优势组合。
重量轻：考虑到压缩弹簧可以产生的力的大小，它的重量非常轻。由于盘绕钢，弹簧比金属保持其原始直线形状时更坚固。加热和冷却也能强化金属，允许使用更少的材料来支撑更重的重量。
经济实惠：大多数压缩弹簧由钢和其他经济实惠的金属制成。这些金属在世界范围内随处可见，而且价格低廉。压缩弹簧是任何用途中最具成本效益的选择之一，因为它们含有最少的金属。
免维护：压缩弹簧无需维护。弹簧不需要润滑、清洁、特殊涂层或其他维护即可发挥作用。弹簧的唯一问题是它们偶尔会断裂。然而，更换损坏的压缩弹簧是一个简单的过程。
压缩弹簧的缺点
压缩弹簧的缺点包括：
昂贵的锥形弹簧；
如果长时间压缩会变弱；
随着时间的推移失去稳定性和变形；
当轴向载荷增加时弯曲；
损坏时难以修复
第5章：压缩弹簧的常见问题
与压缩弹簧相关的常见问题包括：
弹簧的冲击
当螺旋弹簧的一端搁在刚性支架上而另一端突然加载时，线圈不会均匀偏转，因为张力沿着弹簧钢丝传播需要时间。与施加负载接触的弹簧端部线圈首先吸收所有偏转，然后再将大部分偏转转移到相邻的线圈。压缩波通过线圈传播到支撑端，然后反射到偏转端。当扰动在返回到它最初出现的位置之前沿一个方向流动时，这种现象也可以在封闭水体中看到。这种压缩波沿着弹簧不断向下移动。如果施加的负载是可变的并且负载应用之间的空间与波从一端移动到另一端所需的时间相同，则会发生共振。因此，线圈会承受极高的应变和巨大的变形。在这种情况下，弹簧几乎不会失效。这种现象称为冲击。
可以使用以下技术来阻止弹簧涌动：
为中央线圈配备摩擦阻尼器以阻止波传播
使用高固有频率的弹簧（弹簧的工作频率应至少低于其基本频率的15-20倍）
通过使用两端线圈间距不同于中间线圈间距的弹簧来改变自然频率。
弹簧屈曲
根据实验结果，当弹簧的自由长度(LF)大于平均直径或中径(D)的四倍时，弹簧的行为就像一根柱子，并且可能会在相对适度的负载下屈曲而失效。以下关系式可用于计算导致屈曲的临界轴向载荷(Wcr)。
可以通过以下方式避免屈曲：
使自由长度(LF)小于线圈直径(D)的四倍
选择刚性更高的材料
将弹簧安装在中心杆上或将其放置在管中以防止弹簧弯曲
最小化管壁和弹簧之间的间隙，同时保持足够大以适应压缩过程中弹簧直径的增加。
结论
压缩弹簧在被压缩时可以储存机械能。这些开卷螺旋弹簧可抵抗压缩载荷。当这些弹簧受到压缩载荷时，它们会压缩、变短并吸收大量的潜在力。在存储的能量减少或消除负载后，弹簧被迫恢复到原来的长度和形状。
因此，必须考虑压缩弹簧的预期应用、特性、优点和缺点来选择压缩弹簧。
