[科普中国]-片弹簧

片弹簧广泛用于电力接触装置中，而用的最多的是形状最简单的直悬臂式片弹簧。接触片的电阻必须小，因此用青铜制造。

测量用片弹簧的作用是转变力或者位移。如果固定结构和承载方式能保证弹簧的工作长度不变，则片弹簧的刚度在小变形范围是恒定的，必要时也可以得到非线性特征，例如将弹簧压落在限位板或调整螺钉上，改变其工作长度即可。

简介片弹簧是利用弹性金属片的变形而产生弹簧特性的一种最简便的弹簧。弹性金属片有矩形、梯形、三角形，也可为直片、弯片。通常用于载荷和变形较小、要求刚度不大的地方，如仪器、仪表及自动化机构中的敏感元件、弹性支承或定位装置中。如电器通断触点等1。

分类片弹簧因用途不同而有各种形状和结构。按外形可分为直片弹簧和弯片弹簧两类，按板片的形状则可以分为长方形、梯形、三角形和阶段形等。

特点片弹簧的特点是，只在一个方向——最小刚度平面上容易弯曲，而在另一个方向上具有大的拉伸刚度及弯曲刚度。因此，片弹簧很适宜用来做检测仪表或自动装置中的敏感元件、弹性支承、定位装置、挠性连接等。

技术要求1.弯曲加工部分的半径。片弹簧在成型时，大多数要进行弯曲加工。若弯曲部分的曲率半径相对较小，则这些部分要产生很大的应力。因此，如要避免弯曲部分产生较大的应力，则设计时应使弯曲半径至少是板厚的五倍。

2.缺口处或孔部位的应力集中。片弹簧常会有阶梯部分以及开孔，在尺寸急剧变化的阶梯处，将产生应力集中。孔的直径越小板宽越大，则这一应力集中系数越大。

3.弹簧形状和尺寸公差。片弹簧多用冲压加工，在设计时要考虑选择适宜冲压加工的形状和尺寸，同时，还要充分考虑弹簧在弯曲加工时的回弹及热处理时产生的变形等尺寸公差。

应该根据使用性能要求提出对弹簧进行热处理的要求，热处理后的硬度一般可以在36~52HRC之间确定。

少片锥形弹簧少片锥形弹簧的片数少，常为2～3片，有时为1片。同时钢板的截面在其长度方向是变化的，通常中间的厚度大，两边的厚度小，形成锥形。在宽度方向常常也作成变化的断面2。

优点由于将截面设计成接近等应力；以及减少接触应力提高设计应力（常提高5%～30%）和减少骑马螺栓夹紧时产生的非工作部分的质量，使质量可减轻30%～50%。

虽然设计应力提高不利于使用寿命，但由于片数少，便于在工艺上和结构上采取措施，所以目前应用的少片锥形弹簧的使用期限，通常都大于多片弹簧。

由于少片锥形弹簧阻尼线性回线宽度较小，摩擦力小，在高频小振幅作用下的动刚度增量较小，因此提高了行驶平顺性。同时片间摩擦的减小还导致噪声的降低。此外少片锥形弹簧的非悬挂质量也较小。

由于少片锥形弹簧有各种优点，欧美和日本均大量采用了这种悬挂形式。目前，欧洲有50%以上的货运车辆使用少片锥形弹簧。从1980年起国际汽车展览会中其比例已占50%，1983年德国汽车展览会上少片锥簧已超过多片弹簧2。

结构厚度在钢板长度方向是变量可以做成抛物线形，两端薄中间厚，比值常在0.3～0.7之间，小值常用于单片。片端厚度不应太薄，一般轻型车不小于5mm。

宽度多数作成沿钢板长度方向等宽，但有时也作成两端宽、中间窄。其宽出的值可以为5%～20%，图2.2-53是变厚变宽的单片钢板弹簧的例子。

由于钢板损坏是从边缘开始的，所以侧面制成圆弧形，将有助于提高板簧的寿命。

单片弹簧中没有副簧的Ford、york等车辆不设中心螺栓，钢板弹簧通过固定在弹簧中部的销钉被固定在车桥上。

在少片锥形弹簧的结构中，很重视处理片间摩擦问题。在很多2～3片的结构中，采用了将各片隔开的结构。为了隔开钢板，广泛使用了各种衬垫，对衬垫的要求是在载荷作用下变形小，且耐磨。日本“希勒克”公司生产的少片锥形弹簧承载能力为24～26kN时，用厚1.2mm的聚甲醛衬垫。对承载不大的弹簧，如福特-特兰西特用厚0.25的添加二硫化钼的聚酰66衬垫。有时也采用特里林聚酯纤维）2。

材料少片锥形弹簧的材料应有足够的淬透性、轧制性能和防止脱碳能力。我国研制者认为60Si2Mn已不能满足淬透要求，采用28MnSiB有较好的综合性能2。

国外认为，含硅钢脱碳倾向大不宜采用。美国公司认为厚8mm钢板的可用60CrMn、8～16mm也用60CrMn但要保证淬透性能、16～37mm用60CrMnB以及厚度大于30用铬锰钼钢。还有公司推荐厚为16mm用50CrMn、16～18mm用60CrMn、18～25mm用50CrMnVA，厚度为40mm用铬钼钒钢2。

本词条内容贡献者为:

王沛 - 副教授、副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所