弹簧材料选择必须充分考虑到弹簧的用途、重要程度与所受的载荷性质、大小、循环特性、工作温度、周围介质等使用条件,以及加工、热处理和经济性等因素,以便使选择结果与实际要求相吻合。钢是最常用的弹簧材料。当受力较小而又要求防腐蚀、防磁等特性时,可以采用有色金属。此外,还有用非金属材料制做的弹簧,如橡胶、塑料、软木及空气等。
碳素弹簧钢(如65、70钢):价格便宜、来源方便,但弹性极限低; 低锰弹簧钢(如65Mn):淬透性好、强度较高,淬火后易产生裂纹硅锰弹簧钢(如60Si2MnA):弹性极限高,回火稳定性好,力学性能良好; 铬钒钢(如50CrVA):耐疲劳和抗冲击性能好,价格贵,用于要求高的场合。
凯尔特人和西班牙人的剑的弹性,引起了他的亚历山大城的前辈的注意。为了弄清楚剑为什么有弹性,他们进行了许多实验。结果他的师傅克特西比发明了抛石机,抛石机的弹簧是用弯曲的青铜板作成的——实际上是最早的片簧;菲洛本人又进一步改进了这些抛石机。富有创造性的克特西比在发明这种抛石机后,又想出了另一种抛石机—一它利用汽缸内空气在受压的情况下产生的弹性工作。
在很久以后人们才想到:如果压缩一根螺旋杆,而不是弯曲一根直杆,那么金属弹簧储存的能量就会更大。据伯鲁涅列斯基的小传记载,他制作过一口闹钟,其中使用了若干代弹簧。最近有人指出,在附有一些奇特的螺旋弹簧钟表图的15世纪末叶的一本机械手册中有这架闹钟的图样。
tc——钢索节距(mm)
U——变形能(N·mm);(N·mm·rad)
V——弹簧的体积(mm³;)
v——冲击体的速度(mm/s)
Zm——抗弯截面系数(mm³;)
Zt——抗扭截面系数(mm³;)
α——螺旋角(º;);系数
β——钢索拧角(º;);圆锥半角(º;);系数
δ——弹簧圈的轴向间隙(mm)
δr——组合弹簧圈的径向间隙(mm)
ζ——系数