弹簧设计的简单选型计算
氮气弹簧选型计算方法
氮气弹簧选型计算方法氮气弹簧是一种利用气体压力来提供弹性力的弹簧装置。
在工程设计中，为了确保弹簧能够正确发挥其功能，需要进行选型计算。
本文将介绍氮气弹簧选型计算的方法和步骤。
进行氮气弹簧选型计算之前，需要明确以下几个参数：1. 弹簧的负荷：即弹簧需要承受的力，可以是压缩力或拉伸力。
2. 弹簧的行程：即弹簧被压缩或拉伸的最大距离。
3. 弹簧的刚度：即单位行程内弹簧提供的力的增量。
在明确了这些参数后，可以按照以下步骤进行氮气弹簧的选型计算：步骤一：计算所需的气压根据负荷和行程，可以计算出弹簧所需的气压。
计算公式如下：气压 = 负荷 / 弹簧面积步骤二：选择合适的氮气弹簧根据所需的气压，选择合适的氮气弹簧。
在选择时，应注意弹簧的额定气压要大于所需气压，以确保弹簧能够正常工作。
步骤三：计算所需的气缸容积根据弹簧的行程和弹簧的容积系数，可以计算出所需的气缸容积。
计算公式如下：气缸容积 = 弹簧行程 * 容积系数步骤四：选择合适的气缸根据计算得到的气缸容积，选择合适的气缸。
在选择时，应注意气缸的容积要大于所需气缸容积，以确保气体能够充分填充气缸。
步骤五：计算所需的气体体积根据弹簧的行程和弹簧的体积系数，可以计算出所需的气体体积。
计算公式如下：气体体积 = 弹簧行程 * 体积系数步骤六：选择合适的气体容器根据计算得到的气体体积，选择合适的气体容器。
在选择时，应注意气体容器的容积要大于所需气体体积，以确保气体能够充分填充容器。
步骤七：计算所需的氮气压力根据气缸容积和气体体积，可以计算出所需的氮气压力。
计算公式如下：氮气压力 = 负荷 / （气缸容积 - 气体体积）步骤八：选择合适的氮气压力根据计算得到的氮气压力，选择合适的氮气压力。
在选择时，应注意氮气压力要小于气缸的额定气压，以确保氮气弹簧能够安全工作。
进行氮气弹簧选型计算时，需要明确负荷、行程和刚度等参数，然后按照计算步骤进行计算和选择。
正确选型的氮气弹簧将确保设备能够正常工作，并具有良好的弹性和稳定性。
弹簧设计计算
D（mm）
K1
Fc(N）
100
0.686
62724.63
100
0.686
15846.15
100
0.686
9093.29
分别为959219N和15846N）均大于工作载荷F（13186.81N），所 。
F/Fc 0.210 0.832 荷F下的变形量）
4*E 824000
1-μ² 0.91
碟簧片数 5
0.384
.2-2查得）
Fσ(许用载荷）/N 48000 13100 8610
f=0.75·h0 f（变形量）/mm
1.65 2.1 2.63
σⅡ或σⅢ/Mpa
1420 1050 1240
t代替
5/32
0.15625
H0/t 1.366666667
H0/t-1 0.366666667
C2验算
(H0/t-1)²
h0（碟簧压平时
H0
变形量）/mm （自由高度）/mm
A100
100
51
6
2.2
8.2
B100
100
51
3.5
2.8
6.3
C100
100
51
2.7
3.5
6.2
由C=D/d=100/51=1.96 从表7.2-5查得系数 K1=0.686
D（外径）/mm d（内径)/mm
C
100
51
1.96
⑴ 采用A系列外径D=100mm 碟形复合组合弹簧（A100-1GB/T1972-1992)
Fc(N）
h0/t
A100
2.2
6
13186.81
弹簧设计计算过程
弹簧设计计算已知条件：最小工作压力：F1=15N最大工作压力：F2=210N工作行程：h=15.5mm弹簧外径：D=17mm弹簧直径：d=3mm计算步骤：1），弹簧中径： D2=D-d=17-3=14mm2），弹簧指数C ： 214 4.73D C d === 3），弹簧工作圈数n ：21321()7700015.5322.1(22)8()8(21015)G d n F F C λλ-⨯⨯===-⨯-取 （查表得 剪切弹性模数G=77000）4），修正变形量λ1和λ2（1）最小工作载荷F1 ：2112315.5770003F =F 21014.1822 4.7N λλ-⨯⨯-=-=⨯⨯⨯⨯3（）Gd 8n c （2）弹簧刚度j ： 212101512.58/15.5F F j N mm h --=== （3）变形量λ1和λ21114.1 1.1212.58F mm j λ=== 2221016.6912.58F mm j λ=== 5），弹簧圈间隙δ：216.690.10.13 1.0622d mm n λδ=+=+⨯=（取1mm ） 6）弹簧节距P ：P=δ+d=1+3=4mm 7）弹簧自由高度H 0：01(0.5)221(240.5)392.5H n n d mm δ=+-=⨯+-⨯= （总圈数 n 1=n+2=24）8）实际极限载荷F lim ：lim 12.58221276.76F jn N δ==⨯⨯=弹簧的最大压缩量也就是最大工作负荷下的变形量F：F=Pn/P' 式中：Pn--最大工作负荷，N. Pn=πd^3/(3KD) [ τ ]式中：d--弹簧钢丝直径，mm. D--弹簧中径，mm. K--曲度系数，K=(4c-1)/(4c-4)+ 0.615/c c=D/d[ τ ]--弹簧的许用应力，MPa.P'--弹簧刚度，N/mm. P'=(Pn-P1)/h. 式中：P1--最小工作负荷，N。
弹簧设计
产品中心 >> 气弹簧可安装选型 >> 所有小类
A——活塞杆设计行程(mm)
B——气弹簧伸长长度(mm)
B1——气弹簧压缩长度(mm)
D——气弹簧缸筒长度(mm)
E——气弹簧两端连接件长度(mm) (接头安装中心至安装端面)
力值计算公式
所需最小伸展力F1的确定
F1＝kGL/bn 式中
F1最小伸展力，单位N
G＝车门重量,单位kg
L＝重心至回转中心的距离，单位mm
b＝气弹簧杆伸展时，有效力臂，单位mm
n＝气弹簧个数
k＝安全系数，一般为11
P＝气弹簧门上的安装位置，从回转中心约1/3L G＝30kg L＝400mm n＝2 b＝200mm F1＝30×400×11/(200×2)＝330N
气弹簧活塞杆行程(A)及伸展长度(B)的确
定
1、活塞杆行程(A)
一般为实际使用行程＋10mm
2、缸筒长度(D)
一般为B－B1＋f
当B－B1＜150mm时，f＞40mm
当B－B1在150mm～200mm之间时，f＞50mm
当B－B1在200mm～300mm时，f＞60mm
式中Note:
f导向系数
3、伸展长度 B＝A＋D＋2E
式中:
A——活塞杆设计行程
B——气弹簧伸展长度
B1——气弹簧压缩长度
D——气弹簧缸筒长度
E——气弹簧两端连接件长度(接头安装中心至安装端面)。
弹簧设计计算过程
弹簧设计计算过程弹簧是一种能将各种形式的能量转换为弹性势能的机械装置。
它通常由金属线材制成，呈现出螺旋形状。
弹簧广泛应用于工业、交通、建筑等领域，如汽车悬挂系统、家具、钟表等。
弹簧设计的计算过程通常包括确定所需的弹簧参数，计算弹簧的刚度和位移，以及选择适当的材料。
下面将详细介绍弹簧设计的计算过程。
1.确定所需的弹簧参数：首先，需要明确设计所需的弹簧参数，如弹簧的工作载荷、变形量、长度限制等。
这些参数通常由设计需求和要求确定。
2.计算弹簧的刚度：弹簧的刚度表示了弹簧对单位位移的反作用力大小。
弹簧刚度可以用胡克定律来计算，即F=kx，其中F是弹簧的作用力，k是弹簧的刚度，x 是弹簧的位移。
在设计过程中，可以通过已知的工作载荷和位移来计算弹簧刚度。
3.计算弹簧的位移：弹簧的位移是指弹簧在外力作用下产生的拉伸或压缩量。
弹簧的位移可以通过Hooke定律来计算，即x=F/k，其中F是弹簧的工作载荷，k是弹簧的刚度。
在设计过程中，可以通过已知的工作载荷和刚度来计算弹簧的位移。
4.选择适当的材料：根据设计要求和弹簧的工作环境，需要选择适当的材料。
一般来说，弹簧常用的材料有碳钢、不锈钢、铜等。
根据设计所需的弹簧参数和工作条件，可以选择相应的材料。
5.进行弹簧设计并绘制草图：根据计算得到的弹簧参数，进行弹簧设计。
这包括绘制弹簧的草图，确定弹簧的外径、内径、螺距、螺旋圈数等。
6.确定加工工艺：根据设计的弹簧草图和所选材料，确定弹簧的加工工艺。
这包括确定弹簧的制造方法、加工机床和工艺参数。
7.进行弹簧的实际制造：根据设计的弹簧参数和加工工艺，进行弹簧的实际制造。
这包括通过机床加工弹簧线材，然后进行成形和热处理等工艺。
8.进行弹簧的测试和调整：制造完成的弹簧需要进行测试和调整。
这包括测试弹簧的刚度、位移，并根据测试结果进行调整，确保弹簧的性能符合设计要求。
弹簧设计的计算过程主要涉及弹簧参数的确定、刚度和位移的计算，以及材料的选择。
弹簧的选用与计算
弹簧的选用与计算
弹簧的选用与计算需要考虑多个因素，包括弹簧的类型、尺寸、材料、以及弹簧的工作环境和工作特性等。
弹簧的类型多种多样，例如拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧等。
不同类型的弹簧有不同的工作特性，适用于不同的应用场景。
例如，拉伸弹簧适用于吸收冲击和振动，压缩弹簧适用于存储和释放能量，而扭转弹簧则适用于保持方向稳定。
在选择弹簧时，需要考虑其尺寸、材料和工作环境。
例如，对于高温环境，需要选择耐高温的材料；对于腐蚀环境，需要选择耐腐蚀的材料。
同时，弹簧的尺寸也需要根据实际需求来选择，过大会导致机构灵活性不足，过小则可能导致机构动作不准确或者疲劳损坏。
此外，弹簧的刚度、阻尼、疲劳寿命等也需要考虑。
刚度决定了弹簧的变形量与作用力的关系，阻尼决定了弹簧吸收冲击和振动的性能，疲劳寿命则决定了弹簧的使用寿命。
在计算弹簧时，需要使用到一些基本的公式和参数。
例如，在计算弹簧的刚度时，需要用到弹簧的劲度系数；在计算弹簧的变形量时，需要用到胡克定律；在计算弹簧的疲劳寿命时，需要考虑应力幅和循
环次数等因素。
综上所述，选用和计算弹簧需要综合考虑多个因素，包括类型、尺寸、材料、工作环境和工作特性等。
同时，还需要使用到一些基本的公式和参数来进行计算和分析。
弹簧选型设计范文
弹簧选型设计范文弹簧是一种常见的机械元件，具有优异的弹性特性，广泛应用于各个行业、产品中。
弹簧的选型设计是确保产品能够满足所需的弹性要求的关键步骤之一、本文将介绍弹簧选型设计的一般步骤和考虑因素，并讨论几个实际应用的案例。
1.确定工作环境和条件：首先需要了解弹簧将要使用的工作环境和条件，包括温度、湿度、腐蚀性、振动等因素。
这些因素将影响弹簧的材质选择和耐久性要求。
2.确定载荷和变形要求：需要明确弹簧所承受的负荷大小、载荷类型（压缩、拉伸、扭转等）以及变形要求（工作行程、最大压缩、最大拉伸等）。
这些参数将决定弹簧的弹性系数和尺寸。
3.选择材料：根据工作环境条件和载荷要求，选择合适的材料。
弹簧常用的材料包括碳钢、不锈钢、合金钢、铜合金等。
不同的材料具有不同的弹性模量、硬度和耐腐蚀性能，需要根据具体要求进行选择。
4.计算设计参数：根据负荷要求、变形要求和材料性能，计算出合适的设计参数，包括弹簧的直径、线径、有效圈数、自由长度等。
这些参数的选择需要考虑弹簧的刚度、强度和耐久性等因素。
5.弹簧制造：根据设计参数，制作弹簧的样品或批量生产。
制造过程中需要注意材料的选择、加工工艺的控制以及确认弹簧的质量。
1.载荷和变形要求：选择弹簧的类型（压缩弹簧、拉伸弹簧、扭转弹簧等）和尺寸，以满足工作载荷和变形要求。
2.弹性系数和刚度：根据负荷和变形要求，选择合适的弹簧材料和尺寸，以获得所需的弹性系数和刚度。
3.耐久性：根据工作环境和条件，选择合适的弹簧材料和表面处理，以提高弹簧的耐久性和耐腐蚀性。
4.安全系数：在设计弹簧时应考虑安全系数，以确保即使在负荷超过设计负荷时，弹簧也能继续正常工作并不会发生失效。
以下是几个弹簧选型设计的实际应用案例：1.汽车避震器弹簧：汽车避震器弹簧是一种压缩弹簧，用于减震和支撑车身。
选型设计时需要考虑车身质量、路况和行驶速度等因素，以确定弹簧的类型、尺寸和材料，以获得所需的减震效果和舒适性。
弹簧设计参数
名称与代号压缩螺旋弹簧弹簧直径d/mm由强度计算公式确定弹簧中径D2/mm D2=Cd弹簧内径D1/mm D1=D2-d弹簧外径D/mm D=D2+d弹簧指数C C=D2/d 一般4≤C≤6螺旋升角g/° 对压缩弹簧，推荐g＝5°～9°有效圈数n由变形条件计算确定 一般n>2总圈数n1压缩n1＝n＋(2~2.5)；拉伸n1＝nn1＝n＋(1.5～2)( YⅠ型热卷)；n1的尾数为1/4、1/2、3/4或整圈，推荐1/2圈自由高度或长度H0/mm两端圈磨平n1＝n＋1.5时，H0＝np+dn1＝n＋2时，H0＝np+1.5dn1＝n＋2.5时，H0＝np+2d两端圈不磨平n1＝n＋2时，H0＝np+3dn1＝n＋2.5时，H0＝np+3.5d工作高度或长度Hn/mm Hn＝H0－ln节距p/mm间距d/mm d＝p－d压缩弹簧高径比b b＝H0/D2展开长度L/mm L=pD2n1/cosg 弹簧弹力计算公式：压力弹簧的设计数据，除弹簧尺寸外，更需要计算出最弹簧常数：以k表示，当弹簧被压缩时，每增加 1mm距离的负荷(kgf/mm)；弹簧常数公式（单位：kgf/mm）：K=(G×ｄ４)／（８×Ｄｍ３×Ｎｃ） G=线材的钢性模数：琴钢丝G=8000 ；不锈钢丝G=7300；磷青铜线G=4500 ；黄铜线G=3500 d=线径 Do=OD=外径 Di=ID=内径 Dm=MD=中径=Do-d N=总圈数 Nc=有效圈数=N-2 弹簧常数计算范例:线径=2.0mm , 外径=22mm , 总圈数=5.5圈 ,钢丝材质=琴钢丝 K=(G×ｄ４)／（８×Ｄｍ３×Ｎｃ）＝（８０００×２４）／（８×２０３×３．５）＝０．５７１ｋｇｆ／ｍｍ拉力弹簧拉力弹簧的 k值与压力弹簧的计算公式相同。
拉力弹簧的初张力：初张力等于适足拉开互相紧贴的弹簧并圈所需的力，初张力在弹簧卷制成形后发生。
弹簧计算公式
弹簧应力：弹簧的压缩应力、拉伸 应力等
工作环境：温度、湿度、腐蚀性等
弹簧制造工艺：热处理、表面处理 等
提高弹簧疲劳寿命的方法
选用优质材料： 选用高强度、高 韧性的材料，提 高弹簧的疲劳寿 命
优化设计：优化弹 簧的形状、尺寸和 结构，提高弹簧的 疲劳寿命
控制加工工艺：控 制弹簧的加工工艺， 提高弹簧的疲劳寿 命
计算。
添加标题
弹簧应力和应变 的计算公式：弹 簧应力和应变的 计算公式可以通 过弹簧的弹性模 量、截面尺寸和 弹簧的刚度等参
数来计算。
添加标题
弹簧应力和应变的计算公式
弹簧应力计算公式：σ = F/A 弹簧应变计算公式：ε = ΔL/L 弹簧应力和应变的关系：σ = Eε 弹簧应力和应变的物理意义：应力表示弹簧受力大小，应变表示弹簧形变量大小。
热处理：对弹簧进 行热处理，提高弹 簧的疲劳寿命
润滑：对弹簧进行 润滑，减少摩擦， 提高弹簧的疲劳寿 命
定期维护：定期对 弹簧进行检查和维 护，及时发现和处 理问题，提高弹簧 的疲劳寿命
感谢观看
汇报人：
弹簧应力和应变的影响因素
弹簧的材料：材料 的弹性模量、屈服
强度等
弹簧的形状：弹簧 的直径、长度、线
径等
弹簧的载荷：弹簧 所承受的力大小和
方向
弹簧的温度：温度 对弹簧的弹性模量 和屈服强度的影响
05
弹簧振动频率和阻尼比计算
弹簧振动频率和阻尼比的定义
弹簧振动频率：弹簧在振动过程中，单位时间内振动的次数，单位为赫兹（Hz）。
1/2π√(k/m尼比的应用场景
汽车悬挂系统：弹簧振动频率和阻尼比直接影响汽车的舒适性和操控性 机械设备：弹簧振动频率和阻尼比影响设备的稳定性和寿命 建筑结构：弹簧振动频率和阻尼比影响建筑的抗震性能和稳定性 航空航天：弹簧振动频率和阻尼比影响飞行器的稳定性和操控性
弹簧设计和计算
弹簧设计和计算dD C 2=4 4.5 5 5.56 6.57 7.58 8.59 9.5 10 12 14K1.40 1.35 1.31 1.28 1.25 1.23 1.21 1.20 1.18 1.17 1.16 1.15 1.14 1.12 1.06 K 11.25 1.20 1.19 1.17 1.15 1.14 1.13 1.12 1.11 1.10 1.09 1.09 1.08 1.07 1.06钢的E=4101.2⨯（公斤力/毫米2）； 铜的E=41095.0⨯（公斤力/毫米2）。
6．计算压缩、拉伸弹簧时，主要是受剪切应力。
因此使用的是剪切弹性模数G 。
钢的剪切弹性模数G ≈8000（公斤力/毫米2）； 青铜的剪切弹性模数G ≈4000（公斤力/毫米2）。
7．工作圈数和支承圈工作圈的作用是使弹簧沿轴线伸缩，是实际参加工作的圈数，又叫“有效圈数”，用n 来表示。
支承圈的功用，是用来保证压缩压缩弹簧在工作时轴线垂直于支承端面，但并不参加弹簧工作。
因此，压缩弹簧的两端至少各要3/4圈拼紧，并磨平作为支承面。
磨薄后的钢丝厚度约为1/4d ，尾部和工作圈贴紧。
重要的压缩弹簧，两端的结束点要在相反的两边，以使受力均匀。
所以一般压缩弹簧的总圈数多带有半圈的，如326圈、2110圈等。
压缩弹簧的工作圈是从按计算的螺旋角卷制时算起，而拉伸弹簧是从钩的弯曲处开始计算。
压缩弹簧必须有支承圈，扭簧和拉伸簧由于两端有腿或钩环，所以没有支承圈。
选择压缩弹簧工作圈的要点是：必须考虑到安装地位的限制和稳定性，圈数不要太多，同时也要考虑到受力均匀和能耐冲击疲劳，因此圈数也不能太少。
在一般情况下，压缩弹簧工作圈数选择是：在不重要的静负荷作用下，n ≥2.5圈，经常受负荷或要求受力均匀时n ≥4圈，而安全阀弹簧对受力均匀的要求很严格，所以n ≥6圈。
至于受动负荷如排气阀弹簧，也要求n ≥6圈。
n ≥7圈的弹簧，两头的支承圈数要适当加多，但每边不超过411圈。
弹簧设计计算范文
弹簧设计计算范文弹簧作为一种常见的机械零件，广泛应用于各种机械装置和工艺过程中。
弹簧的设计计算是确定其尺寸、材料和工艺参数等重要环节，直接关系到弹簧的使用寿命和性能。
接下来将简要介绍弹簧设计计算的基本原理和方法。
1.弹簧的工作原理弹簧是一种储存和释放机械能的装置，通过变形来产生弹力。
当外力作用在弹簧上时，弹簧会发生弹性变形，在外力消失后，弹簧会恢复原状，将储存的弹性能量释放出来。
2.弹簧的基本参数弹簧的设计计算需要确定以下几个基本参数：（1）弹簧刚度：弹簧单位长度上的弹力变化量，通常用弹簧常数k表示，单位为N/m。
（2）弹簧的自由长度：弹簧在无外力作用下的长度。
（3）弹簧的工作长度：弹簧在工作状态下的长度，即弹簧所受外力下的变形长度。
（4）弹簧的最大变形量：弹簧所能承受的最大变形量。
（5）弹簧的工作环境：弹簧所在的工作环境会对其材料的选择和防腐蚀措施有一定要求。
3.弹簧设计计算方法（1）根据工作要求确定设计参数：根据外力大小、工作长度和最大变形量等工作要求确定设计参数。
（2）选择合适的弹簧类型：根据工作要求选择合适的弹簧类型，如压缩弹簧、拉伸弹簧、扭转弹簧等。
（3）计算弹簧刚度：根据设计参数计算弹簧的刚度，通常可以根据材料的Young模量和弹簧的几何参数进行计算。
（4）计算弹簧尺寸：根据弹簧刚度和其他设计参数，使用弹簧设计手册或计算软件计算弹簧的截面形状、线径、圈数等尺寸参数。
（5）选择合适的弹簧材料：根据工作环境的要求选择弹簧材料，如碳钢、不锈钢、合金钢等，同时考虑到材料的强度、韧性和腐蚀性能等因素。
（6）进行弹簧预紧设计：根据工作要求和弹簧材料的特点，进行弹簧的预紧设计，以确保弹簧在工作状态下有足够的力量来工作。
（7）进行弹簧疲劳寿命计算：根据弹簧材料的疲劳强度和设计参数，进行弹簧的疲劳寿命计算，以确保弹簧在设计寿命内不会出现疲劳破坏。
4.弹簧设计计算的注意事项（1）弹簧的设计应尽量遵守弹簧设计的基本原则，如保证弹簧尺寸的合理性、材料的可靠性、弹簧的工作可靠性等。
机械设计中的弹簧设计与选用
机械设计中的弹簧设计与选用弹簧是机械装置中常见的零部件之一，其作用是储存和释放能量，提供弹性支撑或产生力。
在机械设计中，弹簧的设计与选用是至关重要的环节。
本文将围绕机械设计中的弹簧，探讨其设计原理、选用方法以及在实际应用中的注意事项。
一、弹簧设计原理在机械设计中，弹簧主要通过弹性变形来提供力或存储能量。
其设计原理包括以下几个方面：1. 弹簧类型：根据应用需求和力学性质，弹簧可以分为压缩弹簧、拉伸弹簧和扭转弹簧三种类型。
压缩弹簧主要承受压缩载荷，拉伸弹簧主要受拉伸力作用，而扭转弹簧则主要承受转动力矩。
2. 材料选择：弹簧的材料选择需要考虑强度、刚度和耐疲劳性等因素。
常见的弹簧材料包括钢丝、不锈钢和合金钢等。
根据不同的应用场景和要求，选用合适的材料可以确保弹簧的可靠性和持久性。
3. 力学计算：弹簧的设计需要进行一系列的力学计算，以确定其弹性系数、变形量和力学性能等参数。
这些参数的计算通常基于弹性力学理论，并结合具体的设计要求和工作环境来确定，以确保弹簧在工作过程中能够承受合适的载荷和变形。
二、弹簧选用方法正确选择合适的弹簧对于机械设计的成功至关重要。
以下是一些常见的弹簧选用方法：1. 负荷计算：首先需要确定所需的弹簧负荷。
根据设计要求和工作条件，计算所需的弹簧力量、变形量和周期等参数。
2. 弹簧类型选择：根据所需负荷和工作条件，选择合适的弹簧类型。
压缩弹簧适用于需要承受压缩力的场景，拉伸弹簧适用于需要承受拉伸力的场景，而扭转弹簧适用于需要承受转动力矩的场景。
3. 弹簧材料选择：根据工作环境和要求，选择合适的弹簧材料。
考虑材料的强度、刚度、耐疲劳性和耐腐蚀性等因素，选用能够满足工作要求的合适材料。
4. 尺寸设计：根据负荷和材料性质，设计弹簧的尺寸。
弹簧的直径、线径、圈数和自由长度等参数需要根据负荷和变形量来确定，以确保弹簧能够提供所需的力量和变形。
三、弹簧设计与选用的注意事项在机械设计中，弹簧设计与选用需要注意以下几个方面：1. 可靠性与寿命：弹簧的设计和选用需要确保其在合适的载荷下能够保持稳定工作，并具有足够的使用寿命。
气弹簧选型计算
气弹簧选型计算
气弹簧是一种非常重要的机械设备,通常用于支撑和调节物体的位置和姿态。
选型计算是气弹簧设计的重要环节,以下是一些基本的计算方法:
1. 弹性系数:弹性系数是气弹簧一个非常重要的参数,决定了它在施加载荷时的变形能力。
弹性系数通常使用公式计算,例如Kf = (1 - r/n)^n,其中Kf是弹性系数,r是气弹簧的直径,n是弹簧的弹簧圈数。
2. 负载能力:气弹簧的负载能力需要考虑多种因素,包括最大负载、平均负载、最大和平均载荷变化率等。
这些因素需要根据具体的使用要求进行计算。
3. 直径和长度:气弹簧的直径和长度是影响其性能的另一个重
要因素。
通常,直径和长度的测量是在同一个点上,因此在进行选型计算时需要考虑到这一点。
通常,气弹簧的长度和直径的比值称为“比直径”,这是一个非常重要的参数。
4. 材料:气弹簧的材料对其性能也有很大的影响。
通常,气弹簧的材料需要具有良好的弹性和耐久性。
不同的材料适用于不同的应用场景,因此在进行选型计算时需要考虑多种因素。
5. 压缩因子:压缩因子是指气弹簧在负载作用下压缩的程度。
压缩因子需要考虑多种因素,例如最大和平均负载、最大和平均载荷变化率等。
以上是一些基本的气弹簧选型计算方法,但是具体的计算方法可
能会因不同的应用场景而有所不同。
在进行选型计算时,需要综合考虑多种因素,以确保气弹簧能够满足使用要求并具有良好的性能。
弹簧设计方案和计算
一. 弹簧按工作特点分为三组 二. Ⅰ组：受动负荷(即受力忽伸忽缩,次数很多)的弹簧,而且当弹簧损坏后将引起整个机构发生故障.例如:发动机的阀门弹簧、摩擦离合器弹簧、电磁制动器弹簧等。
三. Ⅱ组：受静负荷或负荷均匀增加的弹簧，例如安全阀和减压阀的弹簧，制动器和传动装置的弹簧等。
四. Ⅲ组：不重要的弹簧，例如止回阀弹簧手动装置的弹簧，门弹簧和沙发弹簧等。
五. 按照制造精度分为三级 六. 1级精度：受力变形量偏差为±5%的弹簧，例如调速器和仪器等需要准确调整的弹簧。
七. 2级精度：受力变形量偏差为±10%的弹簧，例如安全阀、减压阀和止回阀弹簧，内燃机进气阀和排气阀的弹簧。
八. 3级精度：受力变形量偏差为±15%的弹簧，不要求准确调整负荷的弹簧，象起重钩和缓冲弹簧、刹车或联轴器压紧弹簧等。
九. 名词和公式1。
螺旋角：也叫“升角”，计算公式是: 螺旋角的正切2D ttg πα=; 式中:t---弹簧的节距; 2D ---中径。
一般压缩弹簧的螺旋角α=6~9°左右; 2。
金属丝的展开长L=απcos 12n D ≈n D 2π+钩环或腿的展开长； 式中：n 1=弹簧的总圈数； n=弹簧的工作圈数。
3。
弹簧指数：是弹簧中径2D 与金属丝直径d 的比，又叫“旋绕比”，用C 来代表，即：d D C 2=；在实用上C ≥4，太小了钢丝变形很厉害，尤其受动负荷的弹簧，钢丝弯曲太厉害时使用寿命就短。
但C 也不能太大，最大被限制于C ≤25。
C 太大，弹簧本身重量在巨大的直径上不断地颤动而发生摇摆，同时缠绕以后容易松开，直径难于掌握。
一般C=4~9。
弹簧指数C 可按下表选取。
影响强度计算的弯曲程度，叫“曲度系数”，分别用下式表示：压、拉弹簧曲度系数 C C C k 615.04414+--=； 扭转弹簧曲度系数 44141--=C C k ；为了便于计算，根据上面两个公式算出K 和K 1值，列成表2：曲度系数K 和K 1表钢的E=4101.2⨯（公斤力/毫米2）； 铜的E=41095.0⨯（公斤力/毫米2）。
弹簧的计算
〔技术计算〕弹簧的计算节选自JIS B 2704（2000）计算1.1弹簧设计公式中使用的符号弹簧设计公式中使用的符号如表1所示。
表1 符号的含义符号符号的意义单位d材料的直径mmD1螺旋内径mmD2螺旋外径mmD螺旋平均直径＝(D1＋D2)/2mmNt总圈数−Na有效圈数−L自由高度(长度)mmHS压紧高度mmp间距mmPi初始张力N｛kgf｝c弹簧指数 c＝D/d−G剪切弹性模量N/mm2｛kgf/mm2｝P施加在弹簧上的负载N｛kgf｝δ弹簧的挠曲量mmｋ弹簧常数N/mm｛kgf/mm｝τ０扭曲应力N/mm2｛kgf/mm2｝1.3.4压紧高度弹簧的压紧高度一般由下述简算式计算。
但一般说来，订货方并不指定压缩弹簧的压紧高度。
式中，（t1＋t2）: 螺旋两端部厚度之和另外，两端部为图2（b）、（c）、（e）与（f）所示的压缩弹簧，特别是必须要求指定压紧高度时，可将由下式求出的值指定为压紧高度的最大值，但需要注意，有时会因弹簧的形状而大于该值。
这里的dmax：取d容差最大值的直径图－2螺旋端部形状1.3.5 拉伸弹簧的初始张力压紧弹簧卷的冷卷拉伸弹簧会产生初始张力Pi。
此时的初始张力由下式计算。
τ扭转修正应力N/mm2｛kgf/mm2｝τi初始应力N/mm2｛kgf/mm2｝χ应力修正系数−ｆ振动数HzU弹簧蓄积的能量N・mm｛kgf・mm｝Ω单位体积的材料重量kg/mm3W弹簧运动部分的重量kgｇ重力加速度（1）mm/s2注（1）计量法将重力加速度定为9806.65mm/s2。
1.2弹簧设计使用的基本公式1.2.1压缩弹簧与没有初始张力的拉伸弹簧时1.2.2有初始张力的拉伸弹簧时（式中，P＞Pi）另外，用钢琴丝、硬钢丝等钢丝成形为压紧弹簧卷，但未进行低温退火时的初始应力τi处在图3所示的斜线范围内。
但使用钢丝以外的材质并实施低温退火时，应对从图3斜线范围内读取的初始应力值进行如下修正。
（1）不锈钢丝时，钢丝的初始应力减少15%。
弹簧计算表格
这是一个简单的弹簧计算表格，包括常见的弹簧类型、单位和计算公式。请注意，这个表格仅供参考，实际应用中可能需要根据具体需求进行调整。
弹簧类型
单位
计算公式
拉伸弹簧
磅力-磅
F = K * ΔL
压缩弹簧
磅力-磅
F = K * ΔL
扭转弹簧
磅力-磅
F = K * ΔL
弯曲弹簧
磅力-磅
F = K * ΔL
圈数（N）
-
N =总长度/每圈长度
每圈长度（D）
英寸或英尺
D = π * d / n
内径（d）
英寸或英尺
d = D / n - 1.58 * t1 + t2 + t3 +t2 + t3 + t4 / n (针对四层缠绕)
外径（D）
英寸或英尺
D = d + 2 * t1 + t2 + t3 + t4 / n + 2 * t1 + t2 + t3 + t4 / n (针对四层缠绕)
有效圈数（n）
-
n = N / 2 - 1 (针对四层缠绕)或n = N / 2 (针对两层缠绕)或n = N (针对单层缠绕)或n = N - (N % 2) / 2 (针对其他情况)
剪切弹簧
磅力-磅
F = K * ΔL
弹性模量（K）
磅-磅/英寸或磅-磅/英尺
K = E * A / L^2
刚度（K）
磅-磅/英寸或磅-磅/英尺
K = F / ΔL
变形量（ΔL）
英寸或英尺
ΔL = F / K
自由长度（L）
英寸或英尺
弹簧计算公式
记号的含义螺旋弹簧的设计时候使用的记号如下表1所示;横弹性系数G的值如表2所示; 表１.计算时使用的记号及单位表2.横弹性系数：GN/m㎡螺旋弹簧的设计用基本计算公式螺旋弹簧的负荷和弹簧定数弯曲的关系具有线性特征弹簧的负荷和弯曲是成比例的;从螺旋弹簧的尺寸求弹簧的定数压缩螺旋弹簧的素线径因扭转而产生弯曲的弹簧定数K螺旋弹簧的扭转应力螺旋弹簧的扭转修正应力螺旋弹簧试验载荷下高度端面磨削的情况下螺旋弹簧两端的各厚度之和不同材质螺旋弹簧在高温时的机械特性表3. 不同温度下弹簧的横弹性定数N/mm2表4. 不同温度下弹簧的容许应力N/mm2组合弹簧的计算公式螺旋弹簧的直列和并列弹簧在设计的时候,虽然应该尽可能设计一根弹簧,但是一根弹簧无法满足的情况下,也会对多根弹簧进行组合以满足设计要求;弹簧的组合有纵向排列的直列法和横向排列的并列法两种模式;这样的分类,不仅和螺旋弹簧有关,盘形弹簧等其他种类的弹簧也是一样,也会进行直列和并列组合来使用;从负荷的观点来考虑的话,对各个弹簧作用相等的力的组合方式叫直列,各个弹簧变位相等的组合方式叫并列;图1. 螺旋弹簧的直列组合和并列组合图示显示的是使用了3个弹簧的情况;n个弹簧的各个定数就是k1 , k2 ,, kn弹簧并列和直列组合时全部的定数K公式参照下列;式1. 并列的弹簧定数计算公式式2. 直列的弹簧定数计算公式并列组合的螺旋弹簧的个数增加会导致全体弹簧定数变大,直列组合个数的增加会导致弹簧定数变小;図2. 亲子弹簧并列的字面意思就是横向排列,但是单纯的排列空间上不好安排,所以像图3那样弹簧的内侧和弹簧组合,同心相排的情况下很多;这样的排列一般被称作亲子弹簧;但是,同心组合的情况下,为了弹簧不互相缠绕在一起,交替的改变弹簧卷的方向,或者确保弹簧和弹簧之间有一定的间隙是很有必要的;另外,对弹簧的组合进行下功夫的话,像下图a,b那样,可以制作出不是直线的弹簧特性;例如需要像图4那样特性弹簧的时候,需要对自由长或者不同密着负荷的弹簧进行组合;图5的弹簧特性是在图6那样结构中加入弹簧,事先加上负荷,就会得到〔上段弹簧定数〕＜〔下段弹簧定数〕这样的组合;図5.得到特殊弹簧特性的结构弹性能量的计算公式弹簧内积蓄的能量弹簧加上负荷的话,弹簧内就会被积蓄能量;弹簧内积蓄的能量U,和图6中荷重Ｐ―変位δ曲线围成的面积相同図6. 弹簧内积蓄的能量用公式3来表示;一般常见的弹簧积蓄能量的公式;公式4适用场合为像上图a那样存在线性关系的时候,也就是公式5另外,说到能量的积蓄和释放,一般会像图6的a,b,c所表示的那样, 增加负荷的时候和去除负荷的时候,是相同的负荷-变位曲线,增加负荷积蓄能量,一旦去除负荷能量就会完全释放,但是像图6d那样具有滞后循环特性的弹簧,被曲线围起来的面积的能量,从增加负荷到去除负荷就会消耗一个周期;螺旋弹簧的振动计算公式螺旋弹簧有固有的振动数弹簧加上负荷,使其变形,加上力,去除力的时候弹簧会发生振动,这个振动数会因不同的弹簧而不同,但是每种弹簧都有其固有的振动数;弹簧自身的质量为m的时候,其固有振动数f就为式6来表示;这里的α ,根据弹簧的固定条件和振动的方向为一定的定数;另外,像图7,8,9,10所表示的那样质量为ms 的弹簧用质量为m 的物体来固定,物体振动时候的固有振动数f0就为 公式7来表示;这里也结合了板簧来进行说明螺旋弹簧-质量系单侧板簧-质量系两端销支撑板簧-质量系两端固定支撑板簧-质量系弹簧的质量ms和物体的质量m相比,一般情况下都比较小,所以一般β看作β＝０的情况比较多, 但是必须考虑到弹簧质量的时候,近似图9中β＝,图10中β＝来进行计算;进行弹簧设计的时候,虽然弹簧的定数很重要,但是这个固有振动数也是必须要考虑到的;弹簧碰撞的计算公式弹簧是为了缓和冲击力碰撞时为了冲击力降低,比较有效果的手段就是使用弹簧;为了评价缓和冲击的能力,像下面那样用缓冲效率η来定义;公式8这里的M为碰撞侧的质量、v0 为碰撞时的速度、Pmax为最大冲击力、δmax为被碰撞侧的最变位; η的值一般为0以上1以下,虽然理想的情况下为1,一定弹簧定数弹簧的碰撞效率η就会变为1/2;1-1 长方形断面的单侧支撑弹簧薄板弹簧最简单的就是长方形断面的单侧支撑弹簧,A为固定端,B为自由端,在B点加上负荷P的情况下的计算公式为这里的Ｉ表示2次力矩;来表示,较大的情况下来表示;因此, 较大情况的计算公式为;ν为泊松比、钢的情况下、ν≒;应力在固定端为最大时来表示;这里薄板弹簧材料的纵弹性系数E的值在表2表示;表１. 计算用记号及单位表2.纵弹性系数：EN/m㎡1-2 梯形单侧支撑薄板弹簧计算公式図2像图2那样,薄板弹簧的板厚一定的时候,板幅为直线式变化的情况下,自由端的弯曲为公式4公式中B的计算,根据板厚不同分为下列2种板厚较厚的情况下板厚非常薄厚的情况下、另外,公式中的值,根据β=b1/b可以从图3中求出;图31-3板幅带台阶的薄板弹簧计算公式图4像图4那样,当板厚一定时,板幅带台阶的薄板弹簧的自由端弯曲为,公式5这里,是由P而产生的台阶部位A的弯曲和弯曲角,的长度为,表示板幅的单边弹性的自由端的弯曲;1-4圆环状单侧支撑的薄板弹簧计算公式图5像图5这样,板厚的中心为直线,板幅的中心线为圆弧状,垂直负荷P在自由端作用的时候,任意位置φ的弯曲δφ为这里的C表示板的扭转强度;1-5圆弧状单侧支撑的薄板弹簧计算公式图6板厚的中心线为圆弧状的单侧支撑弹簧,求其在负荷作用下的弯曲,一般利用卡氏定律来求解;以下就是利用该定律的计算结果;如图6表示在圆弧状薄板上,垂直负荷P,水平负荷W各自在中心角的位置上作用的时候,中心角的位置Y方向的弯曲为,X方向的弯曲为;因P产生的弯曲,的时候、公式7的时候、公式8因W产生的弯曲的时候、公式9的时候、公式10图7图7中, 、各自公式如下;公式11公式12图8如图8 的时候,公式13公式14因P产生的最大应力已经在固定端发生,公式15因W产生的最大应力,的时候再图8的A点产生, 的时候在固定端产生,公式161-6 圆轮状的薄板弹簧计算公式图9像图9那样圆轮状的弹簧,因为是上下对称,它的弯曲就是图8的2倍;公式171-7 半圆和1/4圆组合成的薄板弹簧的计算公式图10图10的弯曲为公式18最大应力在固定端产生,公式191-8 圆弧的薄板弹簧的计算公式图11图11左侧所显示的形状自由端的弯曲为公式20如图11右侧形状所示,水平方向被约束的圆弧的弯曲为公式21这两种情况,无论是哪一种,最大应力都为公式221-9 圆弧和带有直线部分的薄板弹簧的计算公式1-9-1其1图12如图12,由直线部分AB和圆弧部分BD组合而成,一端D被固定,另一端A在垂直负荷P或者水平负荷W的作用下,,如以下表示;公式23公式24的时候,公式25W作用的时候,公式26公式27这里,公式中的,为另外,最大应力的时候在固定端产生, 的时候在C点产生;1-9-2 圆弧和带有直线部分的薄板弹簧的计算公式其2图13图13中的弹簧,为2个图12中的弹簧组合在一起,在负荷作用下的弯曲为公式23中得到的倍;公式28图14如图14所示,直线部分和带有圆弧部分弹簧在A端的弯曲为公式29这里、、;最大弯曲应力,在C点产生公式30、的时候,最大应力在固定端发生,,的时候,公式311-9-3 圆弧和带有直线部分的薄板弹簧的计算公式其3图15如图5的情况时,分割AC部分和CD部分,对公式25弯曲的2倍和以下公式的弯曲进行各自的计算,然后结合之后算出A部分的弯曲;公式321-9-4 圆弧和带有直线部分的薄板弹簧的计算公式其4图16如图16所示,直线部分被固定,圆弧部分的A端受到负荷的作用,A端的垂直弯曲和水平弯曲,,受到负荷P作用的时候,公式33公式34受到负荷W作用的时候,公式35公式36图17如图17的形状,受到负荷P作用的时候,公式37公式38受到负荷W作用的时候,公式39公式40这里, ;1-9-5 圆弧和带有直线部分的薄板弹簧的计算公式其5图18如图18所示,曲率半径比较小的圆弧和直线的组合而成的弹簧,忽视圆弧部分的半径之后的弯曲如下所示;公式41最大应力,的时候,在BC部分产生公式42的时候,在固定端产生,公式431-9-6 圆弧和直线部分结合的比较复杂的薄板弹簧的计算公式薄板弹簧的形状,实际上圆弧部分和直线部分复杂结合的情况比较多,可以利用以上介绍的各种公式;以下展示的形状和计算公式都是利用以上所介绍的内容而进行的实际应用;图19图19的形状为2 个图13的组合,可以利用公式28的2倍来求其弯曲;图20图20的形状,两端部分和图10是相同的,应力的公式可以利用公式19来计算;对称轴单侧的弯曲就是公式18加上部分,因此单侧的弯曲就是公式44公式45２．特性不同用途的薄板弹簧计算公式2-1 非线性特征的薄板弹簧的计算公式图21非线形特性的薄板弹簧,像图21那样,公式如下显示;式462-2 受到轴负荷和横负荷的薄板弹簧计算公式図22薄板弹簧像图22那样的负荷一般是用来测定机器的;一端被固定,另一端虽然可以横方向运动但是不能旋转;这种情况时,轴负荷P和压弯负荷相比较小,横负荷Q的弯曲及应力为以下公式表示;公式47公式48P比座面负荷大的时候,根据上面公式中的来决定系数以及;这里为,这里的系数,为以下公式;公式49公式502-3 弯曲较大的薄板弹簧的计算公式2-3-1 长方形断面的薄板弹簧图23弯曲较大的情况下,变化到,加上其他影响的计算结果如图24所示;图24图的横轴由表示,纵轴由,表示,表示板的弯曲刚度,比较大的话, ;看图24就可以明白,的值较小的话,也就是负荷P较小的时候,和与1比较相近,的时候,,;因此,这种程度的变形,实际运用中也许并不被采用;2-3-2 梯形单侧支撑薄板弹簧图25图26梯形单侧支撑薄板弹簧的弯曲较大的时候近似值如图25,26所示;横轴为,以为参数,纵轴展示的是弯曲和应力的减少率,这个适用于公式;记号的含义弹簧的设计用记号如下记表1所示,横弹性系数G的值如表2所示;表１. 计算用记号及单位表2.横弹性系数：GN/m㎡线圈部分的弯曲及应力线圈部分弯曲的基本公式是利用压缩弹簧的公式来进行计算的;但是,对于负荷,要考虑到初张力,这个初张力为Pi,任意负荷为P根据公式1,弯曲δ就为另外,剪切应力τ0τ 和压缩弹簧相同,公式如上;钩子部分的应力钩子部分,根据弯曲力矩和扭转力矩会发生拉伸应力以及剪断应力,正确的计算是非常复杂的;这里就对半圆钩子,U 型钩子进行简单的近似计算;i半圆钩子的时候图1中,拉伸应力的最大值在A部分的内侧,剪切应力的最大值在B部分的内侧发生;A部分内侧的最大拉伸应力是弯曲力矩M和轴负荷P的拉伸应力的和,这里的K1是基于曲率的应力集中系数, 代入下列公式;整理公式7,得到但是K1为这里,C为线圈部分的弹簧指数;B部分内侧的最大剪断应力和扭转力矩M相关,得到这里的K2是基于曲率的应力集中系数, 代入下列公式;iiU型钩子的时候图2中,拉伸应力的最大值在A部内侧,剪切应力的最大值在B部的内侧发生;A部分内侧的最大拉伸应力是弯曲力矩M和轴负荷P的拉伸应力的和,公式为这里K3是基于曲率的应力集中系数, 代入下列公式;整理公式13,得到但是Ｋ′3 为B部分的最大剪切应力,和半圆钩子相同代入公式11;另外,其他形状的钩子也是同样的考虑方法;。