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第1章 总论1

1.1 概述1

1.2 工艺对弹性元件性能的影响3

1.2.1 试验批3

1.2.2 原材料3

1.2.3 冷加工4

1.2.4 热处理4

1.2.5 焊接4

1.2.6 表面处理4

1.2.7 组装工序4

1.2.8 稳定工序4

1.2.9 检测4

1.3 弹性元件的特性5

1.3.1 弹性特性5

1.4 弹性元件的温度误差6

1.3.2 非弹性特性6

第2章 弹性元件用材料8

2.1 弹性元件材料的选用8

2.2 弹性元件材料的分类9

2.3 弹簧常用钢材9

2.4 不锈钢14

2.5 铜合金16

2.5.1 黄铜、锡青铜和硅青铜20

2.5.2 铍青铜22

2.6 精密弹性合金24

2.6.1 高弹性合金24

2.6.2 恒弹性合金29

2.7 其他弹性合金30

2.8 各国常用弹性材料牌号对照32

2.9 非金属弹性材料34

3.1.1.1 淬火和回火35

3.1.1 弹簧钢弹性元件的热处理35

3.1 弹性元件的热处理35

第3章 弹性元件的热处理、表面处理及焊接35

3.1.1.2 消除应力低温退火37

3.1.1.3 时效处理38

3.1.1.4 软化处理38

3.1.2 铜合金弹性元件的热处理39

3.1.2.1 黄铜的热处理39

3.1.2.2 锡青铜的热处理40

3.1.2.3 铍青铜的热处理40

3.1.2.4 镍铜合金的热处理43

3.1.3 不锈钢弹性元件的热处理43

3.1.3.1 奥氏体不锈钢的热处理43

3.1.3.2 马氏体不锈钢的热处理44

3.1.3.3 马氏体时效不锈钢的热处理44

3.1.4.1 铁-镍-铬基弥散强化型高弹性合金的热处理45

3.1.4 精密弹性合金弹性元件的热处理45

3.1.4.2 钴基高弹性合金的热处理46

3.1.4.3 镍基弥散强化型高弹性合金的热处理47

3.1.4.4 低碳高镍型超高强度马氏体时效钢的热处理47

3.1.4.5 铁磁性弥散强化型恒弹性合金的热处理47

3.1.4.6 其他弹性合金、高温合金和工业纯钛的热处理49

3.2 弹性元件的表面处理50

3.2.1 用途50

3.2.1.1 弹性元件表面处理的用途50

3.2.1.2 表面处理对弹性元件的影响50

3.2.1.3 表面处理工艺的图纸标记50

3.2.2 表面清理和强化51

3.2.2.1 工艺性污物的清理51

3.2.2.2 氧化皮的清理52

3.2.2.3 喷丸53

3.2.3.1 典型工艺流程54

3.2.2.4 质量要求和故障排除54

3.2.3 微量削减尺寸54

3.2.3.2 化学法去尺寸工艺55

3.2.3.3 电化学法去尺寸工艺56

3.2.3.4 膜片和波纹管的去尺寸处理57

3.2.3.5 弹性元件组合件的表面处理59

3.2.3.6 光亮处理60

3.2.3.7 质量要求和故障排除60

3.2.4 电镀和化学镀60

3.2.4.1 工艺目的和镀液类型61

3.2.4.2 工艺配方61

3.2.4.3 钢弹簧的电镀62

3.2.4.4 质量要求和故障排除62

3.2.5 化学转化膜62

3.2.5.1 钢铁氧化62

3.2.5.3 铜合金钝化63

3.2.5.2 钢铁磷化63

3.2.5.4 不锈钢钝化64

3.2.5.5 质量要求和故障排除64

3.2.6 有机涂层64

3.2.6.1 涂料64

3.2.6.2 粉末涂覆层66

3.2.7 防锈66

3.2.7.1 工序间防锈66

3.2.7.2 防锈处理67

3.2.7.3 储运中防锈67

3.3 弹性敏感元件焊接工艺68

3.3.1 对焊接工艺的基本要求68

3.3.2 弹性材料的焊接性69

3.3.3 低温钎焊69

3.3.3.1 钎料与钎剂69

3.3.3.2 接头形式70

3.3.3.3 用电烙铁加热的手工钎焊71

3.3.3.4 真空感应钎焊72

3.3.3.5 弹簧管组合件的电阻钎焊73

3.3.4 高温钎焊74

3.3.4.1 手工火焰钎焊74

3.3.4.2 膜盒中心杆的电阻钎焊74

3.3.4.3 使用硬钎料的真空高温钎焊75

3.3.5 电阻焊76

3.3.5.1 点焊77

3.3.5.2 凸焊77

3.3.5.3 电阻缝焊78

3.3.6 熔焊80

3.3.6.1 接头形式及夹具设计80

3.3.6.2 小电流钨极氩弧焊83

3.3.6.3 微束等离子弧焊接84

3.3.6.4 真空电子束焊接85

3.3.6.5 熔焊的质量检验87

3.3.7 弹性元件的封接88

3.3.7.1 软钎料封接88

3.3.7.2 贵金属钎料高温封接89

3.3.7.3 熔焊封接90

第4章 螺旋弹簧92

4.1 用途、类型和特性92

4.2 材料及许用应力94

4.2.1 材料的选择94

4.2.2 许用应力98

4.3 设计计算98

4.3.1 圆柱螺旋压缩和拉伸弹簧的设计98

4.3.1.1 基本结构98

4.3.1.2 基本计算公式101

4.3.1.3 强度校核107

4.3.2.1 基本结构109

4.3.2 圆柱螺旋扭转弹簧的设计109

4.3.2.2 基本计算公式111

4.3.3 截锥螺旋弹簧的设计113

4.3.3.1 基本结构113

4.3.3.2 计算公式114

4.3.4 典型工作图样115

4.4 制造工艺117

4.4.1 工艺特点118

4.4.2 工艺技术准备118

4.4.2.1 工作图样的审核118

4.4.2.2 工艺规程的编制120

4.4.3 绕制123

4.4.3.1 有心绕制124

4.4.3.2 无心绕制130

4.4.4.1 压缩弹簧的端部加工139

4.4.4 端部加工139

4.4.4.2 拉伸弹簧的端部加工143

4.4.4.3 扭转弹簧的端部加工146

4.4.5 热处理147

4.4.5.1 热处理类型147

4.4.5.2 热处理的变形147

4.4.5.3 常见缺陷及预防151

4.4.6 表面处理151

4.4.7 特殊处理152

4.4.7.1 立定处理152

4.4.7.2 强压处理153

4.4.7.3 加温立定处理156

4.4.7.4 喷丸处理158

4.4.7.5 电化学抛光158

4.5.1 制造精度与允许偏差159

4.5 检查与试验159

4.5.2.1 外观检验164

4.5.2 外观及几何尺寸的检验164

4.5.2.2 几何尺寸的检验165

4.5.3 特性检验167

4.5.3.1 压缩和拉伸弹簧的特性检验167

4.5.3.2 扭转弹簧的特性检验168

4.5.4 疲劳试验170

4.5.5 模拟试验171

4.6 失效分析172

4.6.1 失效分析程序172

4.6.2 断裂失效172

4.6.3 永久变形173

4.6.4 典型失效实例174

5.1.1 碟簧的结构形式177

5.1.2 A型碟簧计算177

5.1 碟形弹簧的计算177

第5章 碟形弹簧177

5.1.3 B型碟簧计算179

5.1.4 碟簧推荐尺寸系列181

5.1.5 碟簧特性曲线183

5.1.6 许用应力184

5.2 碟形弹簧的制造工艺185

5.2.1 碟簧制造的特点185

5.2.2 碟簧的制造工艺流程186

5.2.3 碟簧的典型制造工艺186

5.2.3.1 备料186

5.2.3.2 冲裁187

5.2.3.3 机械加工187

5.2.3.4 成形189

5.2.3.6 热处理190

5.2.3.5 支承面加工190

5.2.3.7 喷丸处理193

5.2.3.8 强压处理193

5.2.3.9 表面处理194

5.2.4 碟簧的检验195

5.2.4.1 外观检验195

5.2.4.2 尺寸及形位公差检验195

5.2.4.3 负荷检验195

5.2.5 碟簧质量故障分析197

第6章 平面涡卷弹簧198

6.1 游丝198

6.1.1 游丝的设计198

6.1.2 游丝的制造工艺流程199

6.1.3.1 拉伸方法200

6.1.3 拉丝200

6.1.3.2 拉伸配模202

6.1.3.3 变形率控制原则203

6.1.3.4 拉伸用润滑剂204

6.1.3.5 带材辗压前丝材直径的确定204

6.1.3.6 拉伸用模具205

6.1.3.7 线材拉伸设备206

6.1.3.8 拉丝废品的产生原因及特征209

6.1.4 辗压210

6.1.4.1 轧机210

6.1.4.2 轧制道次及工艺的确定211

6.1.4.3 厚度测量及控制212

6.1.4.4 冷轧带材常见缺陷及预防213

6.1.5 游丝的成形214

6.1.5.1 盘绕214

6.1.5.3 定形215

6.1.5.4 分解与修整215

6.1.5.2 淬火(固溶处理)215

6.1.6 稳定化处理216

6.1.7 游丝的性能测量216

6.1.7.1 特性测试216

6.1.7.2 弹性后效测量219

6.1.7.3 力矩非线性测量220

6.1.8 游丝及铜座的组合——游丝连铜座221

6.1.9 游丝的检验221

6.1.9.1 外观及几何尺寸检验221

6.1.9.2 游丝形状检验222

6.1.9.3 电测及转速仪表用游丝的无磁性检查222

6.1.9.4 铁青铜制游丝的脆性检查222

6.1.9.5 游丝连铜座的装配质量检验223

6.2 刷握弹簧224

6.2.1 概述224

6.2.2 设计与计算225

6.2.3 选材和许用应力227

6.2.4 弹簧的制造工艺流程及工艺分析228

6.2.4.1 制造工艺流程228

6.2.4.2 工艺分析228

6.2.5 毛料制造229

6.2.6 绕制230

6.2.7 热处理233

6.2.8 弹性和特性检验233

6.2.9 强扭处理235

6.2.10 常见故障的产生原因及解决办法236

6.3 发条237

6.3.1 发条的结构与计算237

6.3.1.1 发条结构237

6.3.1.2 发条计算239

6.3.3.2 滚剪240

6.3.3 材料精制及滚剪240

6.3.3.1 精拉、精轧240

6.3.2 制造工艺程序240

6.3.1.3 发条用材料240

6.3.4 热处理241

6.3.4.1 连续退火241

6.3.4.2 连续淬回火242

6.3.5 拉边、磨边243

6.3.5.1 拉边243

6.3.5.2 磨边243

6.3.5.3 拉边、磨边的质量检查244

6.3.6 抛光、切断、弯钩245

6.3.6.1 抛光245

6.3.6.2 切断245

6.3.7.2 S形发条的定形处理247

6.3.7.1 端头退火、热化247

6.3.7 端头退火、热化及定形247

6.3.6.3 弯钩247

6.3.8 卷绕248

6.3.9 检验249

6.3.9.1 外观及尺寸检查249

6.3.9.2 力矩测量249

6.4 恒力弹簧249

6.4.1 设计与计算250

6.4.2 材料选择251

6.4.3 制造工艺流程251

6.4.4 绕制251

6.4.5 热处理252

6.4.6 检验252

6.4.7 常见故障产生的主要原因及解决办法252

7.1.3 膜片、膜盒的选用原则253

7.1.2 膜片、膜盒的用途253

7.1.1 膜片、膜盒的分类253

第7章 膜片与膜盒253

7.1 概述253

7.1.4 膜片、膜盒的典型结构及尺寸标注254

7.1.5 膜片、膜盒的特性要求256

7.1.6 集中力与有效面积257

7.2 膜片型面的设计及特性计算257

7.2.1 平膜片的设计计算257

7.2.1.1 平膜片简介257

7.2.1.2 平膜片“压力-位移”特性计算258

7.2.1.3 平膜片有效面积计算259

7.2.1.4 凸形膜片及其跳跃特性259

7.2.1.5 方形膜片260

7.2.2.1 波纹膜片的特点261

7.2.2.2 膜片型面参数对“压力-位移”特性的影响261

7.2.2 波纹膜片的设计计算261

7.2.2.3 波纹膜片弹性特性曲线的近似计算公式265

7.2.2.4 几种典型波纹型面的近似计算267

7.2.2.5 压力与位移呈线性的膜片型面设计计算270

7.2.2.6 非线性特性膜片型面选择与计算271

7.2.2.7 按给定特性曲线设计波纹膜片型面272

7.2.2.8 试验法设计波纹膜片型面273

7.2.2.9 波纹膜片有效面积计算275

7.2.2.10 波纹膜片的过载保护276

7.2.2.11 设计膜片型面的一般原则277

7.2.2.12 部分典型膜片型面及其特性曲线图例278

7.3 金属膜片、膜盒制造工艺287

7.3.1 几点说明287

7.3.2 金属膜片、膜盒的典型工艺流程288

7.3.2.1 基本规定288

7.3.2.2 膜片、膜盒的典型工艺流程288

7.3.3.1 条料精轧(辗压)292

7.3.3 金属膜片、膜盒加工的主要工序292

7.3.3.2 膜片成形295

7.3.3.3 膜片热处理时效夹具303

7.3.3.4 气密性检查305

7.3.3.5 稳定处理308

7.3.3.6 性能检测310

第8章 波纹管及其组件317

8.1 概述317

8.1.1 结构参数317

8.1.2 主要类型及特点317

8.1.3 波形319

8.1.4 多层波纹管320

8.1.5 常用材料及选材原则320

8.1.6 波纹管在航空器中的应用321

8.2.1 结构参数322

8.2 波纹管的结构参数、特性参数及计算322

8.2.2 特性参数323

8.2.3 设计计算324

8.2.3.1 内容和要求324

8.2.3.2 弹性特性、安全位移及残余变形324

8.2.3.3 刚度和工作应力326

8.2.3.4 有效面积329

8.2.3.5 耐压强度、安全压力和工作压力330

8.2.3.6 疲劳强度、工作寿命和可靠性331

8.3 波纹管的制造工艺334

8.3.1 无缝单层波纹管的典型工艺流程334

8.3.2 管坯制造335

8.3.2.1 多次拉伸法335

8.3.2.2 旋压拉伸法341

8.3.3 波纹成形345

8.3.3.1 成形方法的比较和选取345

8.3.2.3 轧制和焊接法345

8.3.3.2 液压成形346

8.3.3.3 滚压成形352

8.3.3.4 滚压-液压成形352

8.3.3.5 电沉积成形353

8.3.3.6 化学沉积成形355

8.3.4 整形和稳定358

8.3.4.1 整形358

8.3.4.2 稳定358

8.3.5 性能检测359

8.3.5.1 气密性检查及设备359

8.3.5.2 刚度测量及其仪器360

8.3.5.3 有效面积的测试及设备361

8.3.5.4 残余变形百分率的测定362

8.3.5.5 安全压力的测定及设备362

8.4 波纹管组件的制造工艺363

8.3.5.6 工作寿命、疲劳强度的试验及设备363

8.4.1 压力波纹管组件制造工艺364

8.4.1.1 典型工艺流程364

8.4.1.2 典型工艺流程的主要控制要求364

8.4.2 真空波纹管组件制造工艺364

8.4.2.1 典型工艺流程364

8.4.2.2 典型工艺流程的主要控制要求365

8.4.3 充液、充气波纹管组件制造工艺366

8.4.4 组合焊接366

8.4.5 气密性检查366

8.4.6 稳定处理及设备366

8.4.7 工质的充灌367

8.4.7.1 工质367

8.4.7.2 充灌工艺控制及设备368

8.4.8 性能检测369

8.5.1 基本类型370

8.5.2 基本性能370

8.5 焊接波纹管370

8.5.3 优点371

8.5.4 设计计算371

8.5.4.1 参数代号371

8.5.4.2 计算公式372

8.5.4.3 计算曲线图373

8.5.4.4 刚度、非线性度的影响因素373

8.5.4.5 常用材料374

8.5.4.6 膜片型面选择375

8.5.4.7 设计计算示例376

8.5.5 制造工艺377

8.5.5.1 膜片制造377

8.5.5.2 焊接组合工艺378

8.5.5.3 微束等离子焊接381

8.5.5.5 检查试验382

8.5.5.4 电子束焊接382

第9章 压力弹簧管及其组件384

9.1 压力弹簧管的结构形式及其应用384

9.1.1 压力弹簧管在航空上的应用384

9.1.2 压力弹簧管的分类385

9.1.2.1 按外形结构分类385

9.1.2.2 按截面形状分类386

9.2 压力弹簧管常用材料386

9.3 压力弹簧管工作原理及基本特性387

9.3.1 压力弹簧管的工作原理387

9.3.2 压力弹簧管的基本特性387

9.3.2.1 压力-位移特性387

9.3.2.2 比例极限与安全系数388

9.3.2.3 灵敏度388

9.3.2.4 弹簧管几何尺寸对特性的影响388

9.4.1.1 C型薄壁弹簧管的计算390

9.4 压力弹簧管的设计计算390

9.4.1 C形弹簧管的设计计算390

9.4.1.2 C型厚壁弹簧管的计算391

9.4.2 螺旋形弹簧管的计算392

9.5 压力弹簧管及其组件制造工艺393

9.5.1 典型工艺流程393

9.5.2 毛坯管制造394

9.5.2.1 对毛坯管的技术要求394

9.5.2.2 机械加工法395

9.5.2.3 拉伸法395

9.5.2.4 毛坯管的拉制396

9.5.2.5 毛坯管的检测396

9.5.3 弹簧管成形399

9.5.3.1 压扁截面成形399

9.5.3.2 热成形C形弹簧管399

9.5.3.3 三轴弯管机成形400

9.5.3.4 半自动弯管机成形401

9.5.3.5 绕制螺旋形弹簧管404

9.5.3.6 绕制双层螺旋形弹簧管404

9.5.4 组件的装配405

9.5.4.1 螺纹连接405

9.5.4.2 组合焊接406

9.5.4.3 熔焊407

9.5.4.4 激光焊407

9.5.4.5 自由端封焊408

9.5.5 防锈处理409

9.5.6 氧气组件的除油410

9.5.7 组件的稳定处理410

9.5.7.1 自然时效410

9.5.7.2 温度稳定410

9.5.8.2 位移和迟滞的检测411

9.5.8.1 气密性检查411

9.5.8 特性检测411

9.5.7.3 机械稳定处理411

9.5.8.3 刚度的检测412

9.5.8.4 比例极限和安全系数的检测412

第10章 弹性谐振元件413

10.1 弹性谐振元件的特点、结构和应用413

10.2 材料选择、热处理和稳定处理414

10.3 振动筒415

10.3.1 结构分类及特征415

10.3.2 频率特性方程416

10.3.2.1 固有振动频率416

10.3.2.2 压力频率特性416

10.3.3 振型分析416

10.3.3.1 振动筒的振型416

10.3.3.2 振型的选择417

10.3.4 旋压拉伸制造工艺418

10.3.4.1 典型工艺流程419

10.3.4.2 对毛坯管的要求419

10.3.4.3 工艺参数选择420

10.3.5 车、磨制造工艺420

10.3.5.1 工艺、结构特点420

10.3.5.2 工艺流程421

10.3.5.3 工装夹具421

10.3.5.4 设备及要求421

10.3.5.5 制造缺陷及防止措施422

10.3.6 振动筒的检测422

10.3.6.1 几何参数检测422

10.3.6.2 性能测试422

10.3.7 绝对压力振动筒组件424

10.3.7.1 组件结构424

10.3.7.2 焊接组合工艺424

10.4.1 结构分类及特征426

10.3.7.3 真空度及焊缝检测426

10.4 振动膜片426

10.4.2 频率特性方程427

10.4.3 整体结构振动膜片428

10.4.3.1 结构形式及特点428

10.4.3.2 制造工艺428

10.4.4 焊接结构振动膜片430

10.4.4.1 结构形式及特点430

10.4.4.2 制造工艺430

10.4.5 振动膜片的检测432

10.4.5.1 几何参数检测432

10.4.5.2 性能参数测量432

10.4.6 绝对压力振动膜片组件433

10.4.6.1 组件结构433

10.4.6.2 焊接组合工艺433

10.5.1 振动梁435

10.5.1.1 频率特性方程435

10.5 其他结构形式的金属弹性谐振元件435

10.4.6.3 组件检测435

10.5.1.2 制造工艺436

10.5.2 双谐振音叉436

10.5.3 振动弦437

10.6 非金属弹性谐振元件437

10.6.1 石英弹性谐振元件438

10.6.1.1 振动模式及结构438

10.6.1.2 原材料的选择438

10.6.1.3 石英振梁的制造工艺及专用设备438

10.6.2 硅弹性谐振元件440

10.6.2.1 元件的特征441

10.6.2.2 微机械加工技术441

10.6.2.3 制造实例442

参考文献444