发条、卷簧，扭簧与恒定负载弹簧的本质区别与应用---请教

samsang

在产品设计中发条、卷簧，扭簧与恒定负载弹簧等都是时常用到的，但是他们的主要区别，力学性能、特性曲线和应用范围都是怎样的呢，请教各位。

阢滹

我在各种机械设计等书籍中找过这方面的资料无果。最后居然在一本书中找到，解决了我的疑惑。该书名为《机动玩具设计原理与实例》 靳桂芳著 化学工业出版社2005年1月出版。可以在当当或卓越网上购得。单价￥28.。该书介绍了卷黄，发条的力学性能，受力计算，缺点是没有将发条的长度计算讲清楚。最后自己不得不用螺线公式来推导，有点烦。

gaorengao

能不能发这本书的电子档共享出来。
在这里谢谢了

samsang

恩，谢谢！卷簧，发条等在玩具上使用很普遍，期待你电子档上传。

zwh1976

原帖由 samsang于 2008-6-24 09:47 发表
恩，谢谢！卷簧，发条等在玩具上使用很普遍，期待你电子档上传。

同感 共同期待

zwh1976

我正在找这东西 楼主能不能发出来让大家学习学习啊

yumin

发条是卷簧中的一种，发条一般是在不用电能的情况下，作为微小型机械的动力来使用，比如机械钟表的走时动力和报时系统的动力；机械留声机唱片转动的动力；机械式八音盒；自动演奏钢琴；上弦类玩具的动力等等。这类用发条作动力的机械有共同点就是传动链是升速机构，而不是机械中常用的减速器，另外，由于发条在上紧时输出的力矩大，而接近全放松时，输出的力矩会减小很多，为了减小发条的这种不均匀的输出力矩，这类装置都有一个稳速机构，利用它来稳定机构的转速。在机械手表中为了减小这个力矩差，特意将发条做成自由状态时呈S形，而不是平面等距螺旋线形，使得发条的输出力矩相对平衡一些。发条的设计，要确定最小驱动力矩的大小以及可以使用的最大力矩的大小；驱动的最终执行元件的力矩与转速；还有需要驱动的总时间等因素来从相关的设计手册上查表选取，同时确定发条盒的尺寸和齿轮的大小与模数齿数，进行试验后，加以修正最终确定各部的参数。
大多数的卷簧可以用作在一定的范围内用它来实现自动复位。例如，用台式钻床钻孔时，按住进给手把，使钻头向下运动，钻完孔后，一松手，钻头就会自动升起回到原位，就是手把的轴里安装了一个卷簧。机械设备中使用卷簧做复位的例子很多，各种自动机、印刷机、包装机中都有大量应用。还有，卷簧常用来作平衡用。例如，在一个立式的导轨上安装有一个部件，需要沿导轨上下移动，又要求在任意位置可以稳定停住，部件的上下移动是靠一根链条拉动的，部件越向下，链条也随着变长，由于链条也有重量，于是就比部件在导轨上端时要重了，由此造成了部件在上与下的不同位置，部件加链条的总重不同，对于这种不同位置的不平衡也可以用卷簧来附加平衡力。常见的盒尺也是一种卷簧的应用实例，他可以减小体积。卷簧的使用不如扭簧广泛，主要原因是制作复杂，通常是找专业厂家制作，但是做少了，价格很高，厂家还赚不到钱，不愿意干，一下做多了万一不合要求又造成很大的浪费，技术人员的面子又不好过，同时制作周期相对会长一些，因此设计人员一般尽量不使用卷簧。而多数情况下，产品的批量较大才值得用卷簧。
扭簧是用弹簧钢丝制成，我们在日常生活中最常见的扭簧就是别针，由于比卷簧制作简单，所以也广泛应用，比如文具夹子、老鼠夹子、眼镜盒的开合弹簧、一些家具转门的合页里、锁机构、汽车车门开合铰链等等。大多数的扭簧的使用转角都不大，多数都是不超过180°，但是也可以是大转角使用的，只不过大转角使用时，扭簧的扭圈之间必须做成有间隙的，好像是圆柱压缩弹簧的样子。比如上掀式汽车车库门的平衡机构用的扭簧，簧的圆圈直径大约有80mm，外形像是压簧，轴向的自由长度大约有1200mm左右，弹簧钢丝的直径大约有5-6mm。
从弹簧的力学特性我们可以知道：扭转力矩与扭转角基本成正比，也就是扭转角越大，弹簧的力矩越大。指针式弹簧秤称的东西越重，指针就转的角度越多。至于并不完全是成正比的原因主要是，转动时摩擦力矩造成部分损失，所以为了减小摩擦，发条要上较多的润滑油，发条在使用时不要上弦太满，上的太满发条轴的受力很大，由于发条的各圈紧密贴在一起，摩擦过大，输出反倒会减小。
我们再来说一说恒力矩扭簧，这类扭簧大多用于机械钟表的游丝、千分表百分表的指针复位弹簧、各种指针式电压表电流表的指针复位弹簧（游丝）；常见于各种精密仪器中。它的特点是，大多呈盘状，并且各圈之间都有很大的间距，以防工作时相互贴到一起，同时它的工作转角远远小于它的总圈数。比如，万用表的表头指针的游丝总圈数大约有5-8圈，而工作角度只有90°也就是说工作角度只占扭簧总转角（360°乘以5-8）极小的一部分，所以可以近似地看成是恒力矩。为了适应产品批量生产时调试方便及今后维修校准，恒力矩扭簧一般都有一个原始位置定位机构和力矩大小的调整机构。

风追云

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