扭转弹簧的设计知识

扭转弹簧的设计知识
一.弹簧的弹簧钢性能
1. 均匀且美观的表面状态。

2.良好的成形性，均匀的弹性。

3.高塑性，抗疲劳强度，耐热耐腐蚀性能佳。

4.材料表面状态由用户选择：裸线、镀镍弹簧线、镀树脂弹簧线，不锈钢弹簧出厂又分为亮面、雾面、半亮面。

5.无论是无磁性或弱磁性的不锈钢弹簧。

均可广泛使用于电子，家电，工业，民用等产品。

二.扭簧设计需要的技术参数
扭簧的工作状态和拉伸弹簧及压缩弹簧有所不同，其更为复杂和多变，其中包括了很多参数指标，下面一一讲解：
d (弹簧线径) :该参数描述了弹簧线的直径，也就是我们说的弹簧钢丝的粗细，默认单位mm。

Dd (心轴最大直径)：该参数描述的是工业应用中弹簧轴的最大直径，公差±2%。

D1 (内径): 弹簧的内径等于外径减去两倍的线径。

扭簧在工作过程中，内径可以减小到心轴直径，内径公差±2%。

D (中径): 弹簧的中径等于外径减去一个线径。

D2 (外径) : 等于内径加上两倍的线径。

扭簧在工作过程中，外径将变小，公差(±2%±0.1)mm。

L0 (自然长度)：注意：在工作过程中自然长度会减小，公差±2%。

Tum (扭转圈数)：弹簧绕制的圈数，圈数的不同直接影响扭簧的性能。

扭簧的圈数越多扭力越小。

deg (原始角度)：扭簧的两个扭脚之间的原始角度。

上图的原始角度为180°。

X1 (支承长度): 这是从弹簧圈身中轴到弹簧支承的长度，一般工作中是固定不动的，也就是我们所说的固定力臂，公差±2%。

X2 (施力长度)：这是从弹簧圈身中轴到弹簧施力点的长度，一般工作中是转动的，也就是我们所说的施力力臂，公差±2%。

A1 (工作扭转角度):扭转弹簧的在工作中扭转的角度。

An (最大扭转角度):扭转弹簧的最大扭转角度。

F1 (工作负荷)：扭簧在工作角度A1时作用在扭转弹簧支承上的作用力。

Fn (最大负荷)：允许作用在扭转弹簧支承上的最大力，对应的是An 最大扭转角度时所需的作用力。

M1 (工作扭矩): 扭簧在工作角度A1时允许扭矩(牛顿*毫米)。

Mn (最大扭矩): 最大允许扭矩(牛顿*毫米)，对应的是An最大扭转角度时的允许扭矩。

K (弹簧刚度): 这个参数确定弹簧工作时的阻力。

单位牛顿 * 毫米/度，公差±15%。

A1 & F1 & M1 :(扭转角度，负荷和扭矩) : 以下公式可算出扭转角度A1 = M1/R. 知道负荷，可用公式M = F*Ls计算扭矩。

支承位置：扭转弹簧的支承有四个位置：0°, 90°,180°和 270°。

螺旋方向 : 右旋弹簧反时针方向旋，左旋弹簧顺时针方向旋。

我们的所有弹簧两种旋向都可生产。

扭转弹簧（Torsion Spring）为所有弹簧类别中设计原理较为复杂的一种，型式的变化亦相当活泼，故设计时所涉及的理论也最为繁琐。

三、扭转弹簧的端部形式
扭转弹簧的安装复杂端部形式有很多种如何选择？扭簧弹簧的端部形式有很多种，具体需要根据使用特性选取合适的形状，一般以最简便为主，因为弹簧越简单，生产过程中弹簧的损伤越小，扭簧的断裂常见的都为扭臂和圈数的切点处，扭臂形态越复杂，加工工位就越多，每多一个工位就会有机会产生一个断裂源，所以最简便的形式使用寿命越好。

四、扭力弹簧的扭力怎样计算
扭力弹簧的扭力为刚度乘以工作时扭转的角度。

弹簧刚度：以 k 表示,当弹簧被扭转时,每增加1°扭转角的负荷 (Nmm/°)。

弹簧刚度公式（单位：Nmm/°）:
k=(E X d^4 )/（3667Dn)
E=线材之钢性模数：琴钢丝E=196000-206000，不锈钢丝E=71700，磷青铜线E=39200 .
d=线径
D=中径
n=有效圈数
五、扭力弹簧的设计参数
扭力弹簧利用杠杆原理，通过对材质柔软、韧度较大的弹性材料的扭曲或旋转，使之具有极大的机械能。

是承受扭转变形的弹簧，它的工作部分也是各圈或是紧密围绕或是分开围绕。

扭转弹簧的端部结构是加工成各种形状的扭臂，由单扭至双扭，乃至各种扭杆之变形，得依设计成型。

扭转弹簧常用于机械中的平衡机构，在汽车、机床、电器等工业生产中广泛应用。

扭簧为所有弹簧类别中设计原理较为复杂的一种，型式的变化亦相当活泼，设计时所涉及的理论也最烦索。

因此设计时较难掌握。

扭簧设计必要资料为：
（1）自由长度。

（2）控制直径：(a)外径、(b)内径、(c)所套管之内径，或(d)所穿越圆杆之外径。

（3）钢丝尺寸“线径”。

（4）材料（种类及等级）。

（5）圈数：（a）总圈数及（b）右旋或左旋。

（6）扭转力：偏转至某一角度之磅数。

（7）最大挠度（自由位置算起之角度）。