彈簧之功用 彈簧是利用彈簧係數與比例限較大的材料製成特別形狀或構造之機件，當加上外力時，則變形而具有回復力。其主要功用有：

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1 彈簧之功用 彈簧是利用彈簧係數與比例限較大的材料製成特別形狀或構造之機件，當加上外力時，則變形而具有回復力。其主要功用有：

2 彈簧之種類：『一、壓縮彈簧』

3 彈簧之種類：『一、壓縮彈簧』 1.螺旋壓縮彈簧： (1)由圓形或方形之材料繞製成螺旋狀，而且一 圓與一圓之間為分開之間隙。
(2)受壓力變形(縮短)，故經常保持欲向兩端伸張 之回復力 (3)為增加接觸面，彈簧兩端磨平，故每端約有 3/4匝無效。 (4)應用最廣，如腳踏車座墊、安全閥彈簧、汽門彈簧、電腦鍵盤及文具用品。

4 彈簧之種類：『一、壓縮彈簧』

5 彈簧之種類：『一、壓縮彈簧』 (5)分為下列四種常見之形式： (a)開口形端部：兩端無閉合、不輪磨、負載 壓縮後產生彎曲變形，製造費最便宜。
(b)開口磨平形：兩端部經過研磨，受負載壓 縮後，局部產生彎曲現象。 (c)閉口形端部：兩端部閉合，沒有磨平，受 壓縮力後有少許的彎曲。 (d)閉合磨平形：受壓縮力後表現最平穩，不 會彎曲，製造費最昂貴。

6 彈簧之種類：『一、壓縮彈簧』 2.錐形彈簧： (1)由圓鋼線或鋼片繞成分開的圓錐形螺旋圈。 (2)可承受拉力或壓力。
(3)若受壓縮時，通常大直徑先變形，然後小直徑再變形，各圈縮進大圈的平面內，節省空間。 (4)應用，如手電筒後蓋壓縮彈簧、彈簧床及彈簧沙發椅之彈簧。

7 彈簧之種類：『二、拉伸彈簧』 1.線圈繞成貼緊之螺旋狀。 2.兩端製成環狀或鉤狀，以利掛鉤。
3.受拉力變形(拉長)故經常保持欲向內收回之反力。 4.應用於各式腳踏板彈簧、胸肌健身器彈簧、煞車踏板、彈簧秤。

8 彈簧之種類：『二、拉伸彈簧』

9 彈簧之種類：『三、扭力彈簧』 1.螺旋扭力彈簧： (1)線圈間繞成貼緊之螺旋狀。 (2)兩端製成長臂狀或鈎狀，以利操作。
(3)受扭力變形，依彈簧之軸心產生扭轉反力。 (4)應用於各式鉸鏈彈簧、腳踏車手鈴彈簧、修 剪花木的小剪刀、握力器之彈簧。

10 彈簧之種類：『三、扭力彈簧』 2.蝸旋扭力彈簧： (1)使用長而窄的薄金屬片繞成蝸旋形彈簧，放 置於匣內，可儲存能量，做為動力的來源。
(2)使用於鐘錶及鑽床操作手柄之彈簧。

11 彈簧之種類：『四、板片彈簧』

12 彈簧之種類：『四、板片彈簧』 1.又稱疊板彈簧或葉片彈簧。 2.用於汽車、火車等機動車輪之底盤避震。 3.能承受較大之荷重。
4.若荷重甚大時可將兩組弓形疊片彈簧倒置而成「橢圓疊片彈簧」。 5.疊板彈簧，一般為三角形或梯形板簧而作肱樑式的設計應用，其目的係讓彈簧每一個斷面的彎曲應力都相等。

13 彈簧之種類：『五、圓盤彈簧』 1.又稱皿形彈簧或碟形彈簧。 2.使用於空間狹小受到限制之場合。 3.負荷較大時，可以數片重疊使用。
4.使用於摩擦離合器、掣動器之彈簧。

14 彈簧之種類：『六、特種彈簧』

15 彈簧之種類：『六、特種彈簧』

16 彈簧之種類：『六、特種彈簧』

17 彈簧之種類：『六、特種彈簧』 1.扣環： (1)以矩形、方形或圓形之剖面製成的有缺口 環狀物，分C形或E形兩種。
(2)其功用是限制機件在軸向的滑動。 (3)用於軸在孔中軸向定位，或滾動軸承在軸 承座中定位等地方。 (4)裝卸時使用特殊之夾鉗。 (5)E型扣環之作用與外扣環相同。

18 彈簧之種類：『六、特種彈簧』 1.扣環： (6)外扣環：裝於軸頸內之溝槽中，以阻止軸 (或軸狀物)在孔中作軸向運動，外扣環之內
徑比軸頸之直徑略小。 (7)內扣環：裝於圓孔之溝槽中，以阻止軸與 軸孔間之軸向相對運動，內扣環之外徑比 槽孔之直徑略小。

19 彈簧之種類：『六、特種彈簧』 2.定力彈簧： (1)使用於機件間之接觸壓力需要定值壓力的 地方。 (2)應用於電動機的電刷，自動販賣機之進料
控制、凸輪從動件接觸面、棘輪止動爪等 需要定值壓力之處。

20 彈簧之種類：『六、特種彈簧』 3.扭力桿彈簧： (1)彈簧族中最簡單的一種即為圓形或方形斷面 之長鋼條所做的扭轉桿又稱條形彈簧。
(2)受力時產生扭轉變形，可緩和衝擊力，並恢 復原狀，應用於小汽車吊架。

21 彈簧之種類：『六、特種彈簧』 4.片彈簧： (1)係一金屬薄片製成彈 簧，當施力於彈簧的一側 時，即產生反作用力。
(2)應用於電器插座及電器 開關。 5.線彈簧： (1)用線材彎曲成適當的形 狀，而有彈性作用者。

22 彈簧之材料：『一、高碳鋼彈簧』 1.製造容易、價格便宜，使用廣泛，但不能承受太大外力及太高的衝擊力。
2.大型彈簧鋼多採用高碳彈簧鋼用熱作加工，即彈簧材料高溫熱軋成棒，纏繞成形後淬火在油中或水中，最後再用400～500℃高溫回火。 3.小型彈簧鋼將冷拉的琴鋼絲(piano wire)捲成彈簧後施以300 ～350 ℃的弛力退火(stress-relief annealing)而成。

23 彈簧之材料：『二、合金鋼彈簧』 是指高碳鋼內加入矽、錳、鉻、釩、鉬等合金元素，可使彈簧具有更高的彈性、疲勞限度、耐衝擊性。例如大貨車板片彈簧採用矽錳鋼；液壓閥採用矽鉻鋼。分類如下： 1.琴鋼線(piano wire)：係含碳量0.65～0.95﹪之高碳彈簧鋼，其機械性質佳、抗拉強度大，為小型彈簧、螺旋彈簧最佳的材料。 2.油回火線：含碳量0.6～0.7﹪，含錳量0.6～1﹪，強度高，但耐疲勞性較差，常用於螺旋彈簧。

24 彈簧之材料：『二、合金鋼彈簧』 3.不銹鋼：具有耐蝕、抗磁及強度高，韌性大等優點，多用於室外或易受腐蝕之處。
4.鉻釩鋼：為最常用之合金彈簧鋼，使用於高溫、高應力、且需抗疲勞處，例如飛機引擎之汽門彈簧。 5.矽錳鋼：耐衝擊、耐疲勞且韌性大，常用於彈性係數要求高之大型彈簧及板片彈簧等。

25 彈簧之材料：『三、非鐵金屬材料』 非鐵金屬材料常用於電工材料，其優點是：具備高導電性、耐蝕性、抗磁性。常用的非鐵合金材料有下列數種：
1.磷青銅(phosphor bronze)：主要成分為銅與磷。其強度高、抗蝕性佳，通常用冷捲法製成。 2.鈹銅(beryllium copper)：除銅外，含鈹量約2﹪，對酸及海水等特別具有抗蝕性。此種材料必須低溫冷捲製成。

26 彈簧之材料：『三、非鐵金屬材料』 3.孟鈉(monel)合金：為銅、鎳合金，常用於食品工業中之各種彈簧。
4.英高鎳(inconel)合金：使用溫度在370℃以內不會有鬆弛現象，常用於蒸氣閥、鍋爐及噴射引擎內的彈簧。 5.鎳碳合金鋼：為析出硬化型合金鋼。

27 彈簧之材料：『四、橡皮彈簧』 橡皮彈簧可分為天然橡皮及人造橡皮(合成樹脂)。
橡皮彈簧的功用是吸收震動能與緩和衝擊，例如汽車引擎的橡皮腳墊，可防止引擎震動。 橡皮彈簧的優點為儲存能量高、無撞擊聲。 橡皮彈簧的缺點是不耐高溫、不耐蝕、不耐疲勞且不符合虎克定律，故彈性係數不穩定

28 各種彈簧材料機械性質曲線

29 彈簧的相關術語

30 彈簧的相關術語 1.自由長度：彈簧未受負載時之總長度。 2.實長：彈簧受到完全壓縮時之長度。 3.外徑：螺旋彈簧之最大直徑，又稱為「大徑」。
4.內徑：螺旋彈簧之最小直徑，又稱「小徑」。 5.節徑：螺旋彈簧外徑與內徑之平均值，或稱為「平均直徑」。

31 彈簧的相關術語 6.撓曲：彈簧受外力後之變形量。 7.總圈數：從彈簧一端捲繞至另一端所含之螺旋圈數。總圈數＝作用圈數＋未作用圈數
8.有效圈數：用於支持負載時能有效伸縮之螺旋圈數。對壓縮彈簧而言，有效圈數約等於總圈數減1.5圈。(即兩端每端各磨平3/4圈) 9.虎克定律：在彈性限度內，物體所生之變形量與其外力大小成正比。若F為彈簧所受之外，X為變形量，k為彈簧常數，則F=Kx。彈簧在應用上，一般都符合虎克定律。

32 彈簧的相關術語 10.彈簧指數：彈簧線圈平均直徑與線直徑的 比值。 11.線直徑：即彈簧線材之橫截面直徑。
12.彈簧常數：彈簧受外力作用時，荷重與變 形量的比值，常以“k”表示。 (1)彈簧常數愈大，則愈不容易變形。 (2)使用相同材質時，若彈簧指數愈大，則愈 容易變形(即承受相同之負荷時，變形量較 大。)

33 彈簧常數的計算 若兩組或兩組以上的彈簧需以組合方式連接時，其基本連接方式，有並聯與串聯兩種，如下圖所示。F表外力， 表第1、2組彈簧之回復力，X表總變形量， 表第1、2組彈簧之變形量。

34 彈簧常數的計算 1.並聯： 兩組彈簧為並聯時，若均質力或外F作用在兩彈簧之對稱位置，則 (1)各彈簧之變形量等，且等於總變形量，即： 
(2)外力等於各彈簧回復力之和，即：  依虎克定律F=kX代入式，再由 得兩組彈簧並聯時之總彈簧常數k

35 彈簧常數的計算 1.並聯： 公式： 若為兩組以上彈簧並聯時之總彈簧常數k

36 彈簧常數的計算 2.串聯： 兩組彈簧若為串聯時，則 (1)各彈簧之回復力相等，且等於外力，即  (2)總變形量等於各彈簧變形量之和，即 
依虎克定律 代入式得 再由式得 得兩組彈簧串聯時之總彈簧常數k

37 彈簧常數的計算 1.並聯： 公式： 若為兩組以上彈簧並聯時之總彈簧常數k

38 彈簧常數的計算