日本JIS B 2704~2709弹簧设计公差
弹簧特性的许容差：
一．冷间成形压缩线圈弹簧的寸法及弹簧的特性许容差。
项目许容差或范围
（a）有指定的弹簧特性时要做为参考值.
（b）没指定弹簧特性时要参考次表.
自由高度：
D/d：1级2级3级
4以上8以下±1.0% ±2.0% ±3.0%
最小±0.2mm 最小±0.5mm 最小±0.7mm
8以上15以下±1.5% ±3.0% ±4.0%
最小±0.5mm 最小±0.7mm 最小±0.8mm
15以上22以下±2.0% ±4.0% ±6.0%
最小±0.6mm 最小±0.8mm 最小±1.0mm
线圈直径是内径或外径的选那一方规定,其数值是按照如下表
D/d：1级2级3级
4以上8以下±1.0% ±1.5% ±2.5%
最小±0.15mm 最小±0.2mm 最小±0.4mm
8以上15以下±1.5% ±2.0% ±3.0%
最小±0.2mm 最小±0.3mm 最小±0.5mm
15以上22以下±2.0% ±3.0% ±4.0%
最小±0.3mm 最小±0.5mm 最小±0.7mm
总卷数：
（a）有指定的弹簧特性时要做为参考值.
（b）没指定弹簧特性时要参考次表(20T以下，±1/4T).
进行端面研削弹簧的线圈外侧面面的倾斜许容限度如下表：
等级1级2级3级
线圈外侧面倾斜：0.05H0(1.15°) 0.05H0(2.9°) 0.08H0(4.6°)
注：H。：自由高度
括弧内的倾斜角度
弹簧特性：
指定：弹簧特性是要把指定高度时的荷重指定,但是需要弹簧定数时,也可以指定这个公差.
指定长度的荷重：
有效圈数1级2级3级
3以上10以下±5% ±10% ±15%
10以上±4% ±8% ±12%
指定高度时的荷重是这时的垂度是规定于试验荷重时的垂度20～80%之间.
弹簧定数：
D/d：1级2级3级
3以上10以下±5% ±10% ±15%
10以上±4% ±8% ±12%
弹簧定数是在於试验荷重时的垂度30～70%之间的2个荷重点,按照荷重的差和垂度的差来规定.
二．冷间成形引张线圈弹簧的寸法及弹簧的特性许容差.
项目许容差或范围
(a) 有弹簧特性的指定时自由高度要做为参考值。
(b) 没有弹簧特性指定时自由长许容差是按照如下表.
自由高度：
D/d：1级2级3级
4以上8以下±1.0% ±2.0% ±3.0%
最小±0.2mm 最小±0.5mm 最小±0.7mm
8以上15以下±1.5% ±3.0% ±4.0%
最小±0.5mm 最小±0.7mm 最小±0.8mm
15以上22以下±2.0% ±4.0% ±6.0%
最小±0.6mm 最小±0.8mm 最小±1.0mm
线圈直径的许容差是用外径来规定,其数值是按照如下表
D/d：1级2级3级
4以上8以下±1.0% ±1.5% ±2.5%
最小±0.15mm 最小±0.20mm 最小±0.40mm
8以上15以下±1.5% ±2.0% ±3.0%
最小±0.2mm 最小±0.3mm 最小±0.5mm
15以上22以下±2.0% ±3.0% ±4.0%
最小±0.3mm 最小±0.5mm 最小±0.7mm
总卷数及钩环：
总卷数是原则上做为参考值，钩环的对向角、偏中心、倒、突出的许容差是依从于收付当事者间的协商.
对向角一般设计参照下表：
等级：1级2级3级
10T以下D/d <=8 15°20°25°
10T-25T 8<=D/d <=15 25°30°35°
25T-40T 15<=D/d <=40 30°35°40°
当：指数（D/d）大于15时，圈数超过40T，双方协商，但最小角度不小于40°. 指定：弹簧特性是指定于指定长度时的荷重，但是特别需要弹簧定数时也可以指定.
对于有效卷数3以上的弹簧，指定长度时的荷重许容差是如下：
±[(初张力×α)+{(指定长度时的荷重-初张力) ×β}],在这里α(初张力的平衡
度)和β(对于垂度荷重的平衡度)是依各如下表：
指定长度的荷重：
等级1级2级3级
α0.10 0.15 0.20
β0.05 0.10 0.15
指定长度时的荷重是,规定于其试验时的垂度是试验时的垂度20～80%之间,但是指定长度时的垂度是做为4mm.
弹簧定数：
D/d：1级2级3级
3以上10以下±5% ±10% ±15%
10以上±4% ±8% ±12%
弹簧定数是在於试验荷重时的垂度30～70%之间的2个荷重点,按照荷重的差和垂度的差和垂度来规定.
三．扭簧：
(2.1)许容差的等级尺寸及弹簧特性的许容差等级是,1级,2级,3级,这等级是每
各项目应于各种各样的需要而独立选定,但没有特别需要的许容差是不指定.
(2.2)尺寸及允许差，弹簧的尺寸是依从指定，尺寸许容差是依从如下：
（1）杆的自由角度，有弹簧特性的指定时，杆的自由角度是做为参考值，没有弹簧特性的指定时杆的自由角度许容差是依表3-9
表3-9 杆的自由角度的许容差
D/d：1级2级3级
3以下±8°±10°±15°
3以上10以下±10°±15°±20°
10以上20以下±15°±20°±30°
20以上30以下±20°±30°±40°
备注：这个值的适用于D/d 4以上，22以下.
(2)线圈直径,线圈直径的许容差是,应于弹簧的用途而内径或外径的那一方来规定.
其数值是依表3-10.
表3-10 线圈直径的许容差
D/d：1级2级3级
4以上8以下±1.0% ±1.5% ±2.5%
最小±0.15mm 最小±0.20mm 最小±0.40mm
8以上15以下±1.5% ±2.0% ±3.0%
最小±0.2mm 最小±0.3mm 最小±0.5mm
15以上22以下±2.0% ±3.0% ±4.0%
最小±0.3mm 最小±0.5mm 最小±0.7mm
注:(1) 许容差是有需要时可以取单方面,这时把表中的许容差范围取一方.
(2) 线圈部的长度,线圈部的长度许容差是,依表3-11,但是不适用于卷粘着的部品.
表3-11 线圈部长度的许容差
D/d：1级2级3级
4以上8以下±1.5% ±3.0% ±5.0%
最小±0.3mm 最小±0.6mm 最小±1.0mm
8以上15以下±2.0% ±4.0% ±7.0%
最小±0.4mm 最小±0.8mm 最小±1.4mm
15以上22以下±3.0% ±6.0% ±9.0%
最小±0.6mm 最小±1.2mm 最小±1.8mm
(4)杆部的长度杆部长度的测定是,图3-6杆部的长度L依L1来进行,其许容差是依表3-12. 表3-12 杆部的长度许容差
材料直径：1级2级3级
0.1以上0.5以下±2.0% ±3.0% ±4.0%
最小±0.3mm 最小±0.5mm 最小±1.0mm
0.5以上1以下±2.0% ±3.0% ±4.0%
最小±0.5mm 最小±0.7mm 最小±1.5mm
1以上2以下±2.0% ±3.0% ±4.0%
最小±0.7mm 最小±1.0mm 最小±2.0mm
2以上4以下±2.0% ±3.0% ±4.0%
最小±1.0mm 最小±1.5mm 最小±3.0mm
4以上±2.0% ±3.0% ±4.0%
最小±1.5mm 最小±2.0mm 最小±4.0mm
(5) 杆部的弯曲角度,测定杆部弯曲角度是按照图3-7弯曲角度来进行,许容差是依
表3-13. 图3-6 杆部的长度L及L1 图3-7 杆部的弯曲角度：
表3-13 杆部弯曲角度的许容差
等级1级2级3级
α±5 °±10 °±15°
弹簧设计软件，各种参数都有 在机械CAD设计中弹簧是一个常见对象，而且包含了压缩弹簧、拉伸弹簧、扭转弹簧等多种类型。哪种CAD软件最适合进行弹簧设计，而且参数比较全呢？在这里我推荐浩辰CAD机械软件。浩辰CAD机械软件预置了弹簧设计功能，可以帮助工程设计人员快速完成常用弹簧的设计、静校核和绘图任务。 下面我们就以压缩弹簧为例讲解一下其绘制方法： 1、在浩辰CAD机械软件菜单栏中依次点击浩辰机械—机械设计—弹簧设计就会出现下图的弹簧设计窗口，提供了三大类弹簧的设计。 在这里，我们选择【压缩弹簧】，并进行标准压缩弹簧设计，软件会弹出压缩弹簧设计窗口。 2、根据弹簧工作极限负荷Flim,我们从对话框列表中选择一种弹簧型号，再输入有效圈数【n】和总圈数【n1】，注意应满足n1=n+(1.5--2.5)。如想了解弹簧型号库(即左列表中的内容)中的详细内容，请点击【备注】按钮，软件将弹出有关该弹簧库的信息。 3、输入完毕后，点击【确定】，系统将弹出对话框。
4、在对话框的上一排图形按钮中选取所需绘图的类别，再确定【弹簧绘图长度】。其中，如知道弹簧在图纸上的确切长度，可点中【输入弹簧绘图长度H】圆形按钮，再输入弹簧绘图长度（应满足H3= 制动器用截锥形螺旋弹簧设计与制造技术规范（企业标准） 1 主题内容及适用范围 本规范规定了本公司汽车制动器、助力器和各种泵类用冷卷圆截面截锥形螺旋弹簧（简称锥形弹簧）的设计与制造技术。本规范也适合于公司其它类型产品上所使用的锥形弹簧的设计与制造技术。 2 引用标准及文件 ①GB/T 1805 弹簧术语 ②GB/T 1239.2 冷卷圆柱螺旋压缩弹簧技术条件 ③GB/T 4357 碳素弹簧钢丝 ④GB/T 4358 重要用途碳素弹簧钢丝 ⑤YB（T）11 弹簧用不锈钢丝 ⑥QC/T 625 汽车用涂镀层和化学处理 ⑦GB/T 1239.5 圆柱螺旋弹簧抽样检查 ⑧GB 6458 金属覆盖层中性盐雾试验 3 术语和定义 截锥螺旋弹簧：呈截锥状的螺旋弹簧（以下简称为锥形弹簧） 321 锥形弹簧的外形尺寸 32121锥形弹簧的高度 锥形弹簧的高度是指弹簧在无载荷时的高度。 32122 锥形弹簧的总圈数 锥形弹簧的总圈数是指沿弹簧螺旋轴线两端间的螺旋圈数。 32123 锥形弹簧的有效圈数 锥形弹簧的有效圈数是指计算弹簧载荷时的圈数。 32124 锥形弹簧的支承圈 锥形弹簧的支承圈是指端部用于支承或固定弹簧体的簧圈。 32125 锥形弹簧的小端尺寸 锥形弹簧的小端尺寸是指锥形弹簧有效圈小端头的曲率半径（中半径） 32126 锥形弹簧的大端尺寸 锥形弹簧的大端尺寸是指锥形弹簧有效圈大端头的曲率半径（中半径） 322 工作负荷 锥形弹簧工作过程中承受的力称为工作负荷。 323 工作极限负荷 锥形弹簧工作过程中出现的最大负荷称为工作极限负荷。 324 试验负荷 锥形弹簧允许承载的最大负荷称为试验负荷。 325 极限负荷 对应于弹簧材料屈服极限的负荷称为极限负荷。 326立定处理 将热处理后（指最后一次回火处理后）的锥形弹簧压缩到工作极限负荷高度以下，极限负荷以上，连续多次短暂压缩，以达到稳定锥形弹簧几何尺寸为主要目的的一种工艺方法。 精心整理 弹簧设计规范 一、弹簧的功能 弹簧是一种弹性元件，由于材料的弹性和弹簧的结构特点，它具有多次重复地随外栽荷的大小而做相应的弹性变形，卸载后立即恢复原状的特性。很多机械正是利用弹簧的这一特点来满足特殊要求的。其主要功能有： ⑴、减振和缓冲，如车辆的悬挂弹簧，各种缓冲器和弹性联轴器中的弹簧等。 ⑵、测力，如测力器和弹簧秤的弹簧等。 ⑶、储存及输出能量，如钟表弹簧，枪栓弹簧，仪表和自动控制机构上的原动弹簧等。 计算方法。 三、弹簧使用的材料及其用途 弹簧钢的的主要性能要求是高强度和高屈服极限和疲劳极限，所以弹簧钢材用较高的含碳量。但是碳素钢的淬透性较差，所以在对于截面较大的弹簧必须使用合金钢。合金弹簧钢中的主要合金元素是硅和锰，他们可以增强钢的淬透性和屈强比。 弹簧材料使用最广者是弹簧钢（SUP）。碳素钢用于直径较小的弹簧，工艺多为冷拔成型，如：65#，75#，85#。直径稍大，需用热成型工艺生产的弹簧多采用60Si2Mn，如汽车板簧，铁路车辆的缓冲簧。对于高应力的重要弹簧可采用50CrV,常用于高级轿车板簧，发动机气门弹簧等。其他弹簧钢材料还有：65Mn,50CrMn,30W4Cr2V等。 a、碳钢及合金钢：制造弹簧时，常加矽、锰、铬、钒及钼等金属元素于钢中，以增加弹簧之弹性及疲劳限度，且使其耐冲击。 因此要求弹簧材料具有较高的抗拉强度极限、弹性极限和疲劳强度极限，不易松弛。同时要求有较高的冲击韧性，良好的热处理性能等。常见的弹簧材料有优质碳素钢、合金钢和铜合金。几种主要弹簧材料的使用性能和许用应力见表2。 106 D 弹簧定数不清：kTd=（Ed4）/[3667D×N+389(a1+a2)] 荷重：P=（kTd×φd）/R 弯曲应力：σ=（Ed×φd）/（360D×N） σ=（32P×R）/（πd3）×kb (安全确认)：kb=（4C2–C-1）/[4C(C-1)] 弯曲应力：容许限界以下 4.1、弹簧设计使用的基本公式 4.1.2、有初始张力的拉伸弹簧 + 弹簧公差对照表 圆柱螺旋压簧技术标准 1.弹簧的结构形式及分类：两端圈并紧并磨平，两端圈并紧不磨，两端圈不并紧。 2.极限偏差等级：弹簧特性与尺寸的极限偏差分为1、2、3三个等级，各项目的等级应根 据使用需要分别独立选定。 3.永久变形：将弹簧成品用试验负荷压缩三次后，其永久变形不得大于自由高度的0.3%。 将弹簧成品用试验负荷压缩三次后，测量第二次与第三次压缩后的自由高度变化值。 4.弹簧特性：在指定高度的负荷下，弹簧变形量应在试验负荷下变形量的20-80%之间。要 求1级精度时，弹簧在指定高度负荷下的变形量应在4mm以上。 5.弹簧刚度：在特殊需要时采用，其变形量应在试验负荷下变形量30-70%之间。 6.尺寸及极限偏差： 1)弹簧外径或内径 2)弹簧自由高度 3)弹簧总圈数(当弹簧有特性要求时，总圈数作为参考) 4)弹簧垂直度 5)指定高度时的负荷P的极限偏差 6)弹簧刚度P′的极限偏差 7）节距：等节距的弹簧在压缩到全变形量的80%时，其正常节距圈不得接触。 8）压并高度：对端面磨削约3/4圈的弹簧，当需要规定压并高度时计算Hb=n1×dmax 9）端面磨削：两端圈并紧并磨平的弹簧支承圈磨平部分大于或等于3/4圈，其粗造度12.5，端头厚度不小于1/8d。 二、圆柱螺旋拉伸弹簧技术标准 1.弹簧的结构形式及分类：半圆钩环，圆钩环，圆钩环压中心，偏心圆钩环，长臂半圆钩环，长臂 小圆钩环，可调试拉簧，两端具有可转钩环（另外还可分为德式钩和英式钩）。 2.极限偏差等级：弹簧特性与尺寸的极限偏差分为1、2、3三个等级，各项目的等级应根据使用需 要分别独立选定。 3、弹簧特性：在指定高度的负荷下，弹簧变形量应在试验负荷下变形量的20-80%之间。要求1级精度时，弹簧在指定高度负荷下的变形量应在4mm以上。 4、弹簧刚度：在特殊需要时采用，其变形量应在试验负荷下变形量30-70%之间。 5、尺寸及极限偏差： 1)弹簧外径 圆柱弹簧的设计计算 (一)几何参数计算 普通圆柱螺旋弹簧的主要几何尺寸有：外径D、中径D2、内径D1、节距p、螺旋升角α及弹簧丝直径d。由下图圆柱螺旋弹簧的几何尺寸参数图可知，它们的关系为： 式中弹簧的螺旋升角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，但无特殊要求时，一般都用右旋。 圆柱螺旋弹簧的几何尺寸参数 普通圆柱螺旋压缩及拉伸弹簧的结构尺寸计算公式见表(普通圆柱螺旋压缩及拉伸弹簧的结构尺寸（mm）计算公式)。 普通圆柱螺旋压缩及拉伸弹簧的结构尺寸（mm）计算公式 (二)特性曲线 弹簧应具有经久不变的弹 性，且不允许产生永久变形。因 此在设计弹簧时，务必使其工作 应力在弹性极限范围内。在这个 范围内工作的压缩弹簧，当承 受轴向载荷P时，弹簧将产生 相应的弹性变形，如右图a所 示。为了表示弹簧的载荷与变形 的关系，取纵坐标表示弹簧承受 的载荷，横坐标表示弹簧的变 形，通常载荷和变形成直线关系 (右图b)。这种表示载荷与变 形的关系的曲线称为弹簧的特 性曲线。对拉伸弹簧，如图<圆 柱螺旋拉伸弹簧的特性曲线> 所示，图b为无预应力的拉伸 弹簧的特性曲线；图c为有预 应力的拉伸弹簧的特性曲线。 右图a中的H0是压缩弹簧 在没有承受外力时的自由长度。 弹簧在安装时，通常预加一个压 力 Fmin，使它可靠地稳定在安 装位置上。Fmin称为弹簧的最 小载荷(安装载荷)。在它的作 用下，弹簧的长度被压缩到H1 其压缩变形量为λmin。Fmax 为弹簧承受的最大工作载荷。在 Fmax作用下，弹簧长度减到 H2，其压缩变形量增到λmax。 圆柱螺旋压缩弹簧的特性曲线λmax与λmin的差即为弹簧的 工作行程h,h=λmax-λmin。 Flim为弹簧的极限载荷。在该 力的作用下，弹簧丝内的应力达 到了材料的弹性极限。与Flim 对应的弹簧长度为H3，压缩变 形量为λlim。 弹簧种类参数及常用知识 弹簧的用途很广，可以用来储藏能量、减振、测力等。在电器中，弹簧常用来保证导电零件的良好接触 或脱离接触。 弹簧的种类很多，有螺旋弹簧、蜗卷弹簧、板弹簧和片弹簧等，如图10.2-1所示。 在各种弹簧中，以普通圆柱螺旋弹簧最为常见，GB/T 1239-1984对其型式、端部结构和技术要求等都 作了规定。在GB/T 1358-1993对其尺寸系列也作了规定。 圆柱螺旋压缩弹簧各部分名称及其相互关系 下表列出了圆柱螺旋压缩弹簧各部分名称、基本参数及其相互关系。 圆柱螺旋压缩弹簧各部分名称和基本参数 名称符号说明图例 型材直径d 制造弹簧用的材料直径 弹簧的外径D 弹簧的最大直径 弹簧的内径D1 弹簧的最小直径 弹簧的中径D2 D2 = D-d = D1+d 有效圈数n 为了工作平稳，n一般不小于3圈 支承圈数n0 弹簧两端并紧和磨平（或锻平），仅起支承或固定作用的圈（一般取1.5、2或2.5圈） 总圈数n1 n1 = n + n0 节距t 相邻两有效圈上对应点的轴向距离 自由高度H0 未受负荷时的弹簧高度H0 = nt + (n0-0.5)d 展开长度L 制造弹簧所需钢丝的长度L ≈πDn1 在GB/T 2089-1994中对圆柱螺旋压缩弹簧的d、D、t、H0、n、L等尺寸都已作了规定，使用时可查阅 该标准。 2 圆柱螺旋压缩弹簧的规定画法 根据GB/T 4459.4-1984，螺旋弹簧的规定画法如下： ⑴在平行于螺旋弹簧轴线的投影面的视图中，各圈的外轮廓线应画成直线。 ⑵螺旋弹簧均可画成右旋，但左旋螺旋弹簧不论画成左旋或右旋，必须加写“左”字。 ⑶对于螺旋压缩弹簧，如要求两端并紧且磨平时，不论支承圈数多少和末端贴紧情况如何，均按右图( 有效圈是整数，支承圈为2.5圈)的形式绘制。必要时也可按支承圈的实际结构绘制。 ⑷当弹簧的有效圈数在四圈以上时，可以只画出两端的1～2圈（支承圈除外），中间部分省略不画，用 通过弹簧钢丝中心的两条点画线表示，并允许适当缩短图形的长度。 弹簧设计规 一、弹簧的功能 弹簧是一种弹性元件，由于材料的弹性和弹簧的结构特点，它具有多次重复地随外栽荷的大小而做相应的弹性变形，卸载后立即恢复原状的特性。很多机械正是利用弹簧的这一特点来满足特殊要求的。其主要功能有： ⑴、减振和缓冲，如车辆的悬挂弹簧，各种缓冲器和弹性联轴器中的弹簧等。 ⑵、测力，如测力器和弹簧秤的弹簧等。 ⑶、储存及输出能量，如钟表弹簧，枪栓弹簧，仪表和自动控制机构上的原动弹簧等。 ⑷、控制运动，如控制弹簧门关闭的弹簧，离合器、制动器上的弹簧，控制燃机气缸阀门开启的弹簧等。 二、弹簧的类型、特点和应用 弹簧的分类方法很多，按照所承受的载荷的不同，弹簧可分为拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧和弯曲弹簧等四种；按照形状的不同，弹簧可分为螺旋弹簧、碟形弹簧、环形弹簧、盘形弹簧和板弹簧等；按照使用材料的不同，弹簧可分为金属弹簧和非金属弹簧。各种弹簧的特点、应用见表1。 名称弹簧简图特点及应用名称弹簧简图特点及应用 圆柱形螺旋弹 簧图(a)承受拉力，图(b) 承受压力，结构简单， 制造方便，应用最为广 泛 碟形 弹簧 承受压力，缓冲及减振能 力强，常用于重型机械的 缓冲和减振装置。 圆柱形螺旋扭转弹簧承受转矩，主要用于各 种装置中的压紧和蓄 能 环形 弹簧 承受压力，是目前最强的 压缩、缓冲弹簧，常用于 重型设备，如机车车辆、 锻压设备和机械中的缓 冲装置。 圆锥形螺旋弹 簧承受压力，结构紧凑， 稳定性好，防振能力较 强，多用于承受大载荷 和减振的场合 盘簧 承受转矩，能储存较大的 能量，常用作仪器、钟表 中的弹簧。 板弹簧承受弯曲，变形大，吸振能力强，主要用于汽车、拖拉机和铁路车辆的悬挂装置。 法。 日本工业标准JIS标准—代号名称对照表【中文版】 招聘(广告) 管理提醒： 本帖被tuzi123执行锁定操作(2007-05-12) JISB0001ERRATUM1-2000机械工程技术制图(勘误1) JISB0001-2000机械工程技术制图 JISB0002-1-1998技术制图.螺纹和螺纹部件.第1部分:通用规范JISB0002-2-1998技术制图.螺纹和螺纹部件.第2部分:螺纹嵌镶件 JISB0002-3-1998技术制图.螺纹和螺纹部件.第3部分:简化表示JISB0003-1989齿轮的制图室实施规范 JISB0004-1995技术制图.弹簧画法 JISB0005-1-1999技术绘图.滚动轴承.第1部分:一般简化图解JISB0005-2-1999技术绘图.滚动轴承.第2部分:细节简化图解JISB0006-1993技术制图.花键和锯齿形花键的画法 JISB0011-1-1998技术制图.管道的简化表示法.第1部分:通则和正交表示法 JISB0011-2-1998技术制图.管道的简化表示法.第2部分:等角投影 JISB0011-3-1998技术制图.管道的简化表示法.第3部分:通风和排水系统终端部件 JISB0021-1998产品几何量技术规范(GPS).几何公差.形状、方 向、位置和偏转公差 JISB0022-1984几何公差的基准及基准系统 JISB0023-1996技术制图.几何公差.最大和最小的实体公差要求JISB0024-1988技术制图.公差表示的基本原则 JISB0025-1998机械制图.几何公差.位置公差 JISB0026-1998技术制图.尺寸和公差.非钢性部件 JISB0027-2000技术制图.剖面的尺寸和公差表示 JISB0028-2000技术制图.尺寸和公差表示.锥形 JISB0029-2000技术制图.方向和位置的公差表示.突出公差带JISB0031-2003产品几何量技术规范(GPS).技术产品文献表面结构标注方法 JISB0041-1999技术绘图.中心孔简化图解 JISB0090-10-2001光学元件和系统图的绘制.第10部分:表示透镜元件数据的表 JISB0090-11-2001光学元件和系统图的绘制.第11部分:不包含公差的数据 JISB0090-1-2001光学元件和系统图的绘制.第1部分:总则JISB0090-12-2001光学元件和系统图的绘制.第12部分:非球型表面 JISB0090-2-2001光学元件和系统图的绘制.第2部分:材料缺陷.应力双折射 JISB0090-3-2001光学元件和系统图的绘制.第3部分:材料缺陷. 弹簧设计规范 一、弹簧的功能 弹簧是一种弹性元件，由于材料的弹性和弹簧的结构特点，它具有多次重复地随外栽荷的大小而做相应的弹性变形，卸载后立即恢复原状的特性。很多机械正是利用弹簧的这一特点来满足特殊要求的。其主要功能有： ⑴、减振和缓冲，如车辆的悬挂弹簧，各种缓冲器和弹性联轴器中的弹簧等。 ⑵、测力，如测力器和弹簧秤的弹簧等。 ⑶、储存及输出能量，如钟表弹簧，枪栓弹簧，仪表和自动控制机构上的原动弹簧等。 ⑷、控制运动，如控制弹簧门关闭的弹簧，离合器、制动器上的弹簧，控制内燃机气缸阀门开启的弹簧等。 二、弹簧的类型、特点和应用 弹簧的分类方法很多，按照所承受的载荷的不同，弹簧可分为拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧和弯曲弹簧等四种；按照形状的不同，弹簧可分为螺旋弹簧、碟形弹簧、环形弹簧、盘形弹簧和板弹簧等；按照使用材料的不同，弹簧可分为金属弹簧和非金属弹簧。各种弹簧的特点、应用见表1。 在一般机械中，最常用的是圆柱螺旋弹簧。故本章主要讲述这类弹簧的结构形式、设计理论和计算方法。 三、弹簧使用的材料及其用途 弹簧钢的的主要性能要求是高强度和高屈服极限和疲劳极限，所以弹簧钢材用较高的含碳量。但是碳素钢的淬透性较差，所以在对于截面较大的弹簧必须使用合金钢。合金弹簧钢中的主要合金元素是硅和锰，他们可以增强钢的淬透性和屈强比。 弹簧材料使用最广者是弹簧钢（SUP）。碳素钢用于直径较小的弹簧，工艺多为冷拔成型，如：65#，75#，85#。直径稍大，需用热成型工艺生产的弹簧多采用60Si2Mn，如汽车板簧，铁路车辆的缓冲簧。对于高应力的重要弹簧可采用50CrV,常用于高级轿车板簧，发动机气门弹簧等。其他弹簧钢材料还有：65Mn, 50CrMn, 30W4Cr2V等。 a、碳钢及合金钢：制造弹簧时，常加矽、锰、铬、钒及钼等金属元素于钢中，以增加弹簧之弹性及疲劳限度，且使其耐冲击。 b、大型弹簧多用热作加工，即弹簧材料高温轧成棒，再高温加工成形后，淬火于780度～850度左右之油或水中，再施以400度～500度的温度回火。 c、小型弹簧，先经退火，再用冷作加工，捲成后再经硬化回火，如钢丝、琴钢丝或钢带。 d、琴钢丝是属高炭钢材（0.65～0.95%）制造，杂质少，直径常小于1/4时经过轫化处理后在常温抽成线，其机械性质佳，抗拉强度及轫性大，为优良的螺旋弹簧材料。 e、不锈钢丝用于易受腐蚀处，承受高温可用高速钢及不锈钢。 f、油回火线含碳量0.6～0.7%应含锰，0.6～1.0%常用于螺圈弹簧。 g、板弹簧常用0.9～1.0%之普通钢，其较高级者则使用铬钒钢及矽锰钢。 弹簧常在变载荷和冲击载荷作用下工作，而且要求在受极大应力的情况下，不产生塑性变形，因此要求弹簧材料具有较高的抗拉强度极限、弹性极限和疲劳强度极限，不易松弛。同时要求有较高的冲击韧性，良好的热处理性能等。常见的弹簧材料有优质碳素钢、合金钢和铜合金。几种主要弹簧材料的使用性能和许用应力见表2。 弹簧参数及尺寸 一、小型圆柱螺旋拉伸弹簧尺寸及参数 1、弹簧的工作图及形式 1.1 工作图样的绘制按GB4459、4规定。 1.2 弹簧的形式分为A型和B型两种。 2、材料弹簧材料直径为0.16~0.45mm，并规定使用GB4357中B组钢丝或YB(T)11中B组钢丝。采用YB(T)11中B组钢丝时，需在标记中注明代号“S”。 3、制造精度弹簧的刚度、外径、自由长度按GB1973规定的3级精度制造。如需按2级精度制造时，加注符号“2”，但钩环开口尺寸均按3级精度制造。 4、旋向弹簧的旋向规定为右旋。如需左旋应在标记中注明“左”。 5、钩环开口弹簧钩环开口宽度a为0.25D~0.35D。注：D为弹簧中径。 6、表面处理 6.1采用碳素弹簧钢丝制造的弹簧，表面一般进行氧化处理，但也可进行镀锌、镀镉、磷化等金属镀层及化学处理。其标记方法应按GB1238的规定。 6.2采用弹簧用不锈钢丝制造的弹簧，必要时可对表面进行清洗处理，不加任何标记。 7、标记 7.1标记的组成弹簧的标记由名称、型式、尺寸、标准编号、材料代号(材料为弹簧用不锈钢丝时)以及表面处理组成。规定如下： 7.2标记示例 例1:A型弹簧，材料直径0.20mm，弹簧中径3.20mm，自由长度8.80mm，左旋，刚度、外径和自由长度的精度为2级，材料为碳素弹簧钢丝B组，表面镀锌处理。 标记:拉簧A0.20*3.20*8.80-2左GB1973.2——89-D-Zn 例2：B型弹簧，材料直径0.40mm，弹簧中径5.00mm，自由长度17.50mm，右旋，刚度、外径和自由长度的精度为3级，材料为弹簧用不锈钢丝B组。 标记：拉簧B0.40*5.00*17.50 GB1973.2--89-S 8、计算依据标准中的计算采用如下基本公式： 切应力(N/mm²)：τ=(8PDK)/(πd³) 变形量(mm)：F=(8PD³n)/ Gd4 弹簧钢度(N/mm):P′=P/ F=(Gd4)/(8D³n) 曲度系数：K =(4C-1)/(4C-4)+ (0.615)/C 旋转比：C =D/d 自由长度(mm)：H。=(n+1.5)d+ 2Dι 弹簧钢丝展开长度(mm)：L≈(n + 2)πD 弹簧单件质量(mg):m≈(πd²/4)Lρ 注：ρ为弹簧材料密度，取ρ=7.85mg/mm³。初拉力P的计算公式与初应力τ。的选取范围：P。=(πd³/8D)τ。 ∵P。=(πd³/8D)π。取π。C≈60， 则：P。=(πd³/8D)·(60/C)=(23.56d4)/D² 式中：D为弹簧的中径。 当选取初拉力时，推荐初拉力τ。值在图A1阴影区域内选取。本标准中的τ。是按照关系式τ。C≈60确定的，即取τ。上下限的近似中点而算出P。值。 二、小型圆柱螺旋压缩弹簧尺寸及参数 1、弹簧的工作图及型式 1.1 工作图样的绘制按GB 4459.4的规定。 1.2 弹簧的形式分为两端圈并紧不模型(YⅡⅠ)和两端圈并紧磨平型(YⅠ)两种。 标准件及常用件 在各种机器和设备上，经常用到螺栓、螺柱、螺钉、螺母、键、销、齿轮、弹簧、滚动轴承等各种不同的零件。这些零件的应用范围广，使用量很大，为了提高产品质量和降低成本，国家标准对这类零件的结构、尺寸和技术要求实行全部或部分标准化。实行全部标准化的零件，称为标准件；实行部分标准化的零件，称为常用件。在绘图时，对它们的结构和形状，可根据相应的国家标准所规定的画法、代号和标记，进行绘图和标注。如图6-1为一齿轮油泵的零件分解图，它是柴油机润滑系统的一个部件，在组成该部件的零件中,销、螺栓、螺母、垫圈、键、轴承等属于标准件，齿轮、弹簧属于常用件。 本章主要介绍标准件和常用件的基本知识、规定画法、代号、标注及查表方法。 图6-1齿轮油泵 6.1 螺纹和螺纹紧固件 6.1.1 螺纹的形成和螺纹的要素 1．螺纹的形成和加工方法 螺纹是指在圆柱(或圆锥)表面上，沿着螺旋线所形成的具有相同断面的连续凸起和凹陷的沟槽。在圆柱面上形成的螺纹为圆柱螺纹；在圆锥面上形成的螺纹为圆锥螺纹。在零件外表面加工的螺纹称外螺纹；在零件孔腔内加工的螺纹称内螺纹。 螺纹的加工方法很多，如图6-2a、b是在车床上加工内、外螺纹的情况，它是根据螺旋线原理加工而成。圆柱形工件作等速旋转运动，车刀与工件相接触作等速的轴向移动，刀尖相对工件即形成螺旋线运动。由于刀刃的形状不同，在工件表面被切去部分的断面形状也不 同，所以可加工出各种不同的螺纹。图6-2c、d表示用板牙或丝锥加工直径较小的螺纹，俗称套扣或攻丝。 a）b） c） d） 图6-2 螺纹加工方法 a)车外螺纹b)车内螺纹c)套外螺纹d)攻内螺纹 2．螺纹要素 (1)牙型牙型是指在通过螺纹轴线的断面上，螺纹的轮廓形状。其凸起部分称为螺纹的牙，凸起的顶端称为螺纹的牙顶，沟槽的底部称为螺纹的牙底。常见的螺纹牙型有三角形、梯形、锯齿形和矩形等，如图6-3所示。国标对标准牙型规定了标记符号，见表6-1。 a) b) c) d) 图6-3螺纹的牙型 日本J I S B 2 7 0 4 ~ 2 7 0 9 弹簧设计公差弹簧特性的许容差： 一．冷间成形压缩线圈弹簧的寸法及弹簧的特性许容差。 项目许容差或范围 、r ?—r、/ * ,t r. r 八w ,—尸一- I /、i > ( a )有指定的弹簧特性时要做为参考值 ( b)没指定弹簧特性时要参考次表. 自由高度： D/d ： 1 级 2 级 3 级 4以上8以下± 1.0% ± 2.0% ± 3.0% 最小± 0.2mm 最小± 0.5mm 最小± 0.7mm 8以上15以下± 1.5% ± 3.0% ± 4.0% 最小± 0.5mm 最小± 0.7mm 最小± 0.8mm 15以上22 以下± 2.0% ± 4.0% ± 6.0% 最小± 0.6mm 最小± 0.8mm 最小± 1.0mm 线圈直径是内径或外径的选那一方规定, 其数值是按照如下表 D/d ： 1 级 2 级 3 级 4以上8以下± 1.0% ± 1.5% ± 2.5% 最小± 0.15mm 最小± 0.2mm 最小± 0.4mm 8以上15以下± 1.5% ± 2.0% ± 3.0% 最小± 0.2mm 最小± 0.3mm 最小± 0.5mm 15以上22 以下± 2.0% ± 3.0% ± 4.0% 最小± 0.3mm 最小± 0.5mm 最小± 0.7mm 总卷数： （a）有指定的弹簧特性时要做为参考值. （b）没指定弹簧特性时要参考次表（20T以下，土1/4T）. 进行端面研削弹簧的线圈外侧面面的倾斜许容限度如下表： 等级 1 级 2 级 3 级 线圈外侧面倾斜：0.05H0(1.15 °) 0.05H0(2.9 °) 0.08H0(4.6 °) 注：H。：自由高度 括弧内的倾斜角度 弹簧特性： 指定：弹簧特性是要把指定高度时的荷重指定, 但是需要弹簧定数时, 也可以指定这个公差. 指定长度的荷重： 有效圈数 1 级 2 级 3 级 钢板弹簧悬架系统设计规范 1 范围 本规范适用于传统结构的非独立悬架系统，主要针对钢板弹簧和液力筒式减振器等主要部件设计参数的选取、计算、验证等作出较详细的工作模板。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，然而，鼓励根据本规范达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。 QC/T 491-1999 汽车筒式减振器尺寸系列及技术条件 QCn 29035-1991 汽车钢板弹簧技术条件 QC/T 517-1999 汽车钢板弹簧用U形螺栓及螺母技术条件 GB/T 4783-1984 汽车悬挂系统的固有频率和阻尼比测定方法 3 符号、代号、术语及其定义 GB 3730.1-2001 汽车和挂车类型的术语和定义 GB/T 3730.2-1996 道路车辆质量词汇和代码 GB/T 3730.3-1992 汽车和挂车的术语及其定义车辆尺寸 QC/T 491-1999 汽车筒式减振器尺寸系列及技术条件 GB/T 12549-2013 汽车操纵稳定性术语及其定义 GB 7258-2017 机动车运行安全技术条件 GB 13094-2017 客车结构安全要求 QC/T 480-1999 汽车操纵稳定性指标限值与评价方法 QC/T 474-2011 客车平顺性评价指标及限值 GB/T 12428-2005 客车装载质量计算方法 GB 1589-2016 道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值 GB/T 918.1-1989 道路车辆分类与代码机动车 JTT 325-2013 营运客车类型划分及等级评定 凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。 4 悬架系统设计对整车性能的影响 悬架是构成汽车的总成之一，一般由弹性元件（弹簧）、导向机构（杆系或钢板弹簧）、减振装置（减振器）等组成，把车架（或车身）与车桥（或车轮）弹性地连接起来。主要任务是传递作用在车轮与车架之间的一切力与力矩，缓和由不平路面传给车架的冲击载荷，衰减由冲击载荷引起的承载系统的振动，保证汽车的正常行驶。悬架结构、性能不仅影响汽车的行驶平顺性，还对操纵稳定性、燃油经济 圆形截面圆柱压缩弹簧设计 特性线呈线性，刚性稳定，结构简单，制造方便，应用较广，在机械设备中多用作缓冲，减震，以及储能和控制运动等。 现以下图（图0）为例做一个弹簧。 图0 圆形截面圆柱压缩弹簧创建过程 1.创建螺旋线 （1）首先打开CATIA应用程序，然后在【开始Start】下拉菜单中从【形状shape】/【创成式曲面设计Generative Shape Design】打开曲面设计工作平台，如图1所示，系统弹出【零部件名称Part Name】对话框。 （2）在弹出的【零部件名称Part Name】对话框中输入弹簧的零件名称：spring，单击【确定OK】按钮。用户也可在树状目录上右键单击，在弹出的关联菜单中选【属性Properties】，然后在选项板上修改【零部件名称Part Name】为spring，如图2所示，单击【确定OK】按钮后，树状目录也被相应修改，如图3所示。 图1 图2 图3 （2）单击【参考元素Points】工具栏上的【点Point】工具按钮，系统弹出如图4所示的【点定义Point Definition】对话框。在对话框的【点的形式Point type】选择坐标，x坐标改为11.5mm，y，z坐标分别为0mm。单击确定。 图4 （3）再单击【曲线Curves】工具栏上的【螺旋线Helix】工具按钮，系统弹出如图5所示的【螺旋曲线定义Helix Curve Definition】对话框。在对话框的【起点Start Point】中选中【Point.1】，在对话框的【轴Axis】中选中【z轴Z Axis】在对话框的【螺距Pitch】中填4mm，在对话框的【高度Height】中填4mm.单击确定。所画螺旋线如图6所示。 图5 齿轮精度等级、公差的说明 名词解释： 齿轮及齿轮副规定了12个精度等级，第1级的精度最高，第12级的精度最低。齿轮副中两个齿轮的精度等级一般取成相同，也允许取成不相同。齿轮的各项公差和极限偏差分成三个组齿轮各项公差和极限偏差的分组 -------------------------------------- 齿轮及齿轮副规定了12个精度等级，第1级的精度最高，第12级的精度最低。齿轮副中两个齿轮的精度等级一般取成相同，也允许取成不相同。齿轮的各项公差和极限偏差分成三个组齿轮各项公差和极限偏差的分组-------------------------------------------------------------------------------- 公差组公差与极限偏差项目误差特性对传动性能的主要影响ⅠFi′、FP、FPk Fi″、Fr、Fw 以齿轮一转为周期的误差传递运动的准确性Ⅱfi′、fi″、ff ±fPt、±fPb、ff β在齿轮一周内，多次周期地重复出现的误差传动的平稳性，噪声，振动ⅢFβ、Fb、±FPx 齿向线的误差载荷分布的均匀性根据使用的要求不同，允许各公差组选用不同的精度等级，但在同一公差组内，各项公差与极限偏差应保持相同的精度等级。齿轮传动精度等级的选用 -------------------------------------------------------------------------------- 机器类型精度等级机器类型精度等级测量齿轮3～5 一般用途减速器6～8 透平机用减速器3～6 载重汽车6～9 金属切削机床3～8 拖拉机及轧钢机的小齿轮6～10 航空发动机4～7 起重机械7～10 轻便汽车5～8 矿山用卷扬机8～10 内燃机车和电气机车5～8 农业机械8～11 关于齿轮精度等级计算的问题 某通用减速器中有一对直齿圆柱齿轮副，模数m=4mm，小齿轮z1=30,齿宽b1=40mm,大齿轮2的齿数z2=96,齿宽b2=40mm，齿形角α=20o。两齿轮的材料为45号钢，箱体材料为HT200，其线胀系数分别为α齿=11.5310-6K-1, α箱=10.5310-6K-1,齿轮工作温度为t齿=60oC,箱体工作温度t箱=30oC,采用喷油润滑，传递最大功率7.5KW，转速n=1280r/min，小批生产，试确定其精度等级、检验项目及齿坯公差，并绘制齿轮工作图。 回答你的问题： 1、齿轮精度主要是控制齿轮在运转时齿轮之间传递的精度，比如：传动的平稳性、瞬时速度的波动性、若有交变的反向运行，其齿侧隙是否达到最小，如果有冲击载荷，应该稍微提高精度，从而减少冲击载荷带给齿轮的破坏。 2、如果以上这些设计要求比较高，则齿轮精度也就要定得稍高一点，反之可以定得底一点 3、但是，齿轮精度定得过高，会上升加工成本，需要综合平衡 4、你上面的参数基本上属于比较常用的齿轮，其精度可以定为：7FL，或者7-6-6GM 精度标注的解释： 7FL：齿轮的三个公差组精度同为7级，齿厚的上偏差为F级，齿厚的下偏差为L级 7-6-6GM：齿轮的第一组公差带精度为7级，齿轮的第二组公差带精度为6级，齿轮的第三组公差带精度为6级，齿厚的上偏差为G级，齿厚的下偏差为M级 5、对于齿轮精度是没有什么计算公式的，因为不需要计算，是查手册得来的。 6、精度等级的确定是工程师综合分析的结果，传动要求精密、或者是高负载、交变负载……就将精度等级定高一点 1 圆柱弹簧的参数及几何尺寸 1、弹簧的主要尺寸 如图所示，圆柱弹簧的主要尺寸有：弹簧丝直径d、弹簧圈外径D、弹簧圈内径D1，弹簧圈中径D2，节距t、螺旋升角a、自由长度H0等。 2、弹簧参数的计算 弹簧设计中，旋绕比（或称弹簧指数）C是最重要的参数之一。 C=D2/d，弹簧指数愈小，其刚度愈大，弹簧愈硬，弹簧内外侧的应力相差愈大，材料利用率低；反之弹簧愈软。常用弹簧指数的选取参见表。 弹簧总圈数与其工作圈数间的关系为： 弹簧节距t一般按下式取： （对压缩弹簧）； t=d （对拉伸弹簧）； 式中：λmax --- 弹簧的最大变形量； Δ --- 最大变形时相邻两弹簧丝间的最小距离，一般不小于0.1d。 弹簧钢丝间距： δ=t-d ； 弹簧的自由长度： H=n·δ+(n0-0.5)d（两端并紧磨平）； H=n·δ+(n0+1)d（两端并紧，但不磨平）。 弹簧螺旋升角： ，通常α取5～90 。弹簧丝材料的长度： （对压缩弹簧）； （对拉伸弹簧）； 其中l为钩环尺寸。 2 弹簧的强度计算 1、弹簧的受力 图示的压缩弹簧，当弹簧受轴向压力F时，在弹簧丝的任何横剖面上将作用着：扭矩T=FRcosα，弯矩M=FRsinα，切向力Q=Fcosα和法向力N=Fsinα（式中R为弹簧的平均半径）。由于弹簧螺旋角α的值不大（对于压缩弹簧为6～90 ）,所以弯矩M和法向力N可以忽略不计。因此，在弹簧丝中起主要作用的外力将是扭矩T和切向力Q。α的值较小时，cosα≈ 1,可取T=FR和Q=F。这种简化对于计算的准确性影响不大。 当拉伸弹簧受轴向拉力F时，弹簧丝槽剖面上的受力情况和压缩弹簧相同，只是扭矩T和切向力Q均为相反的方向。所以上述两种弹簧的计算方法可以一并讲述。 2、弹簧的强度 从受力分析可见，弹簧受到的应力主要为扭矩和横向力引起的剪应力，对于圆形弹簧丝 系数Ks可以理解为切向力作用时对扭应力的修正系数，进一步考虑到弹簧丝曲率的影响，可得到扭应力 式中K为曲度系数。它考虑了弹簧丝曲率和切向力对扭应力的影响。一定条件下钢丝直径 3、弹簧的刚度 圆柱弹簧受载后的轴向变形量 式中n为弹簧的有效圈数；G为弹簧的切变模量。 这样弹簧的圈数及刚度分别为 J I S弹簧设计公差标准Last revision on 21 December 2020 日本JIS B 2704~2709弹簧设计公差弹簧特性的许容差： 一．冷间成形压缩线圈弹簧的寸法及弹簧的特性许容差。 项目许容差或范围 （a）有指定的弹簧特性时要做为参考值. （b）没指定弹簧特性时要参考次表. 自由高度： D/d： 1级 2级 3级 4以上8以下±% ±% ±% 最小±0.2mm 最小±0.5mm 最小±0.7mm 8以上15以下±% ±% ±% 最小±0.5mm 最小±0.7mm 最小±0.8mm 15以上22以下±% ±% ±% 最小±0.6mm 最小±0.8mm 最小±1.0mm 线圈直径是内径或外径的选那一方规定,其数值是按照如下表 D/d： 1级 2级 3级 4以上8以下±% ±% ±% 最小±0.15mm 最小±0.2mm 最小±0.4mm 8以上15以下±% ±% ±% 最小±0.2mm 最小±0.3mm 最小±0.5mm 15以上22以下±% ±% ±% 最小±0.3mm 最小±0.5mm 最小±0.7mm 总卷数： （a）有指定的弹簧特性时要做为参考值. （b）没指定弹簧特性时要参考次表(20T以下，±1/4T). 进行端面研削弹簧的线圈外侧面面的倾斜许容限度如下表： 等级 1级 2级 3级 线圈外侧面倾斜：°) °) °) 注：H。：自由高度 括弧内的倾斜角度 弹簧特性： 指定：弹簧特性是要把指定高度时的荷重指定,但是需要弹簧定数时,也可以指定这个公差. 指定长度的荷重： 有效圈数 1级 2级 3级 3以上10以下±5% ±10% ±15% 10以上±4% ±8% ±12% 指定高度时的荷重是这时的垂度是规定于试验荷重时的垂度20～80%之间. 弹簧定数： D/d： 1级 2级 3级 3以上10以下±5% ±10% ±15% 10以上±4% ±8% ±12% 弹簧定数是在於试验荷重时的垂度30～70%之间的2个荷重点,按照荷重的差和垂度的差来规定. *** 二阶弹簧—阻尼系统的PID控制器设计及参数整定 一、PID 控制的应用研究现状综述 PID 控制器（按闭环系统误差的比例、积分和微分进行控制的调节器）自20 世纪30 年代末期出现以来，在工业控制领域得到了很大的发展和广泛的应用。它的结构简单，参数易于调整， 在长期应用中已积累了丰富的经验。特别是在工业过程控制中， 由于被控制对象的精确的数学模型难以建立，系统的参数经常发生变化，运用控制理论分析综合不仅要耗费很大代价，而且难以得到预期的控制效果。在应用计算机实现控制的系统中，PID 很容易通过编制计算机语言实现。由于软件系统的灵活性，PID 算法可以得到修正和完善，从而使数字PID 具有很大的灵活性和适用性。 二、研究原理 比例控制器的传递函数为：G (s) K P P G (s) K PI P 1 1 T s I 积分控制器的传递函数为： 1 1 G (s) K T s PID P D T s I 微分控制器的传递函数为： 三、设计题目 设计控制器并给出每种控制器控制的仿真结果（被控对象为二阶环节，传递函数G S ，参数为M=1 kg, b=2 N.s/m, k=25 N/m, F(S)=1 ）；系统示意图如图 1 所示。 图1 弹簧-阻尼系统示意图弹簧－阻尼系统的微分方程和传递函数为：M x bx kx F G( s) X F ( ( s) s) Ms 1 1 2 bs k s2 s 2 25 四、设计要求 通过使用MATLAB 对二阶弹簧——阻尼系统的控制器（分别使用P、PI、PID 控制器）设计及其参数整定，定量 分析比例系数、积分时间与微分时间对系统性能的影响。同 时、掌握MATLAB 语言的基本知识进行控制系统仿真和辅 助设计，学会运用SIMULINK 对系统进行仿真，掌握PID 控制器参数的设计。 （1）控制器为P 控制器时，改变比例带或比例系数大小，分析对系统性能的影响并绘制响应曲线。 （2）控制器为PI 控制器时，改变积分时间常数大小， 分析对系统性能的影响并绘制相应曲线。（当kp=50 时，改变积分时间常数） 弹簧国家标准一览 中国的弹簧标准化工作始于60年代初期，至今已40多年历史，已经形成了较为完善的标准体系，目前已有弹簧国家标准22项、行业标准30项。1999年由国家质检总局批准成立全国弹簧标准化技术委员会（SAC/TC235），弹簧标准化工作得以全面推进。2004年国际上成立了ISO/TC 227（弹簧），我国以成员身份参与工作，这标志着中国弹簧标准化工作进入了新的阶段，即；全面跟踪、实质性参与工作阶段。 －－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－弹簧标准目录： GB/T 1239.2－1989 冷卷圆柱螺旋压缩弹簧技术条件 GB/T 1239.3－1989 冷卷圆柱螺旋扭转弹簧技术条件 GB/T 1239.4－1989 热卷圆柱螺旋弹簧技术条件 GB/T 1239.6－1989 圆柱螺旋弹簧设计计算 GB/T 1973.1－1989 小型圆柱螺旋弹簧技术条件 GB/T 1973.2－1989 小型圆柱螺旋拉伸弹簧尺寸及参数 GB/T 1973.3－1989 小型圆柱螺旋压缩弹簧尺寸及参数 GB/T 2087－2001 圆柱螺旋拉伸弹尺寸及参数（半圆钩环型） GB/T 2088－1997 圆柱螺旋拉伸弹（圆钩环压中心型）尺寸及参数 GB/T 2089－1994 圆柱螺旋压缩弹簧（两端并紧磨平或锻平型）尺寸及参数 GB/T 4142－2001 圆柱螺旋拉伸弹尺寸及参数（圆钩环型） GB/T 2785－1988 内燃机气门弹簧技术条件 GB/T 2940－1982 柴油机用喷油泵、调速器、喷油器弹簧技术条件 GB/T 4036－1983 手表发条 GB/T 4037－1983 手表游丝 1 范围 本标准规定了压缩气弹簧(以下简称气弹簧)的术语、标记、技术要求、试验方法、检验规则、标志和包装、运输、贮存等。 本标准适用于充入氮气或惰性气体为工作介质的气弹簧。 2 引用标准 下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 GB/T 1771—91 色漆和清漆耐中性盐雾性能的测定 GB 1800—79 公差与配合总论标准公差与基本偏差 GB/T 2348—93 液压气动系统及元件缸内径及活塞杆外径 GB 2349—80 液压气动系统及元件缸活塞行程系列 GB 2828—87 逐批检查计数抽样程序及抽样表(适用于连续批的检查) GB 6458—86 金属覆盖层中性盐雾试验(NSS 试验) GB 6461—86 金属覆盖层对底材为阴极的覆盖层腐蚀试验后的电镀试样的评级 GB/T 13913—92 自催化镍–磷镀层技术要求和试验方法 JB 2864—81 汽车用电镀层和化学处理 JB/Z 111—86 汽车油漆涂层 3 型式 3. 1 气弹簧的外形示意图及力–位移曲线见图1。 机械工业部1996-10-03 批准 中华人民共和国机械行业标准 压缩气弹簧技术条件 JB/T 8064.1－1996 1997-07-01 实施 JB/T 8064.1－1996 3. 2 气弹簧接头推荐使用型式见图2。 4 气弹簧术语、符号、定义 气弹簧的术语、符号和定义见表1。 术语符号单位定义或说明 缸筒外径D2 mm 气弹簧缸筒外径 活塞杆直径D mm 气弹簧活塞杆直径 伸展长度L mm 气弹簧活塞杆自由伸展至极限位置时两连接件中心距离 行程S mm 活塞杆从伸展状态压缩到最小安装尺寸时的轴向位移制动器用截锥形螺旋弹簧设计与制造技术规范
弹簧设计规范(全)
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弹簧设计规范(常用类型)
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JIS弹簧设计公差标准
钢板弹簧悬架系统设计规范--完整版
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