弹簧 101：了解弹簧的基础知识和类型

弹簧是弹性吸收外加载荷的机械部件。通过“弹性”，我们的意思是一旦您移除施加的负载，这些弹簧将返回其原始位置。这使得它们在需要能量存储或减震功能的应用中非常有用。

但是，弹簧有几种类型，它们都有不同的设计和适用于不同的应用需求。

在本文中，我们将回到弹簧的基础知识。我们将首先讨论弹簧的工作原理，然后介绍不同类型的弹簧及其应用。

胡克定律：了解弹簧的基本工作原理

胡克定律描述了弹簧对施加载荷的反应方式。为了理解这个定律，我们将考虑一个简单的弹簧，当施加负载（金棒）时它会伸展，如下图所示。

图 1：弹簧通常遵循胡克定律
来源：Wikimedia Commons

胡克定律 表示将该弹簧延伸一定距离所需的力（或负载）量与该距离成线性关系。简单来说，它意味着力（或负载）的大小与弹簧的位移（或偏转）成正比。所以如果你给弹簧增加两倍的力，它会将弹簧拉伸到原来位移的两倍。

在数学上，胡克定律表示为：

                                                                                                 F =-kX

地点：
F =施加到弹簧上的力（或载荷）
X =弹簧位移
k =弹簧常数（或弹簧刚度）

胡克方程中的负号表示弹簧恢复力的方向与引起位移的力方向相反。因此，例如，向下拉弹簧（伸展）将导致前期恢复力。但是，请记住，胡克定律仅在不超过弹簧材料的弹性极限时才成立。现在，我们将介绍您应该了解的六种弹簧。

常见的弹簧类型及其应用

#1 压缩弹簧

压缩弹簧是螺旋螺旋弹簧，旨在抵抗轴向压缩力ㅡ，这意味着它们可以抵抗倾向于挤压或挤压它们的力。

图 2：压缩弹簧

这样看。当您向压缩弹簧施加力（或负载）时，力会压缩（或缩短）弹簧并使其储存能量。当您移除此施加的负载时，弹簧会释放能量并在负载尝试恢复其原始长度时将其推回。

压缩弹簧出现在各个行业，包括航空航天、医疗和汽车行业。例如，您会在汽车减震器、阀门和圆珠笔中找到这些弹簧。

#2 拉伸弹簧

拉伸弹簧是螺旋螺旋弹簧，可抵抗拉力ㅡ，这意味着它们抵抗倾向于将它们拉开的力。它们的末端通常有一个钩子，用作连接点。

图 3：拉伸弹簧

这些弹簧非常适合组件容易分开的应用，例如车库门。您还可以在钳口、拉杆和称重机中找到它们。

#3 扭力弹簧

扭力弹簧是螺旋形弹簧，在扭转时会施加力（或抵抗旋转和扭矩）。与需要线性力推动的压缩弹簧不同，扭力弹簧通过扭矩ㅡ存储（和释放）旋转能量，扭矩ㅡ相当于线性力的旋转。

图 4：扭力弹簧

这些弹簧的末端有两条直腿，可用作连接点并允许您施加扭矩。扭矩使弹簧绕其轴线旋转并储存旋转能量。但是，扭力弹簧的运动范围有限（最高 360°），非常适合汽车应用中的门和铰链、平衡重和杠杆回位。

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#4 钢板弹簧

板簧由几个扁平的轻质金属板（曲率相似但尺寸不同）堆叠在一起组成。这些金属板通常采用夹紧或螺栓连接，具有较高的强度和柔韧性。

图 5：板簧

这些优势使它们成为需要在车轮、车轴和汽车底盘之间提供大量支撑的汽车应用的理想选择。此外，它们还可以吸收货车、卡车和公共汽车等重型商用车辆的冲击和振动。

然而，板簧设计复杂，需要精确的制造精度才能使其物有所值。 CNC 加工是为数不多的常用于精确制造这些弹簧的制造工艺之一。

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#5 加特弹簧

吊袜带弹簧基本上是两端连接形成圆形的螺旋弹簧（拉伸或压缩弹簧）。这种独特的设计使吊袜带弹簧能够提供指向其中心的强大径向力。

图 6：吊袜带弹簧

这些是需要保持压力的应用的理想选择，例如车辆的传动系统和液压泵密封件。这是因为吊袜带弹簧强大的径向力在管道周围形成加压密封，防止泄漏或灰尘和化学品污染。

#6 碟形弹簧

碟形弹簧是锥形弹簧垫圈，通常由钢制成。它们非常适合在有限空间内具有极高负载的应用，例如车辆制动系统和压力调节器。

图 7：碟形弹簧

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