弹簧选材及计算
弹簧参数尺寸及计算公式
弹簧参数尺寸及计算公式弹簧是一种用来储存和释放机械能的装置，应用广泛于机械、汽车、电器等领域。
弹簧的参数、尺寸以及计算公式对于设计和选择弹簧十分重要。
1.弹簧的参数：- 预压力（Preload）：弹簧在未加载之前的初始压力。
- 弹性系数（Spring Constant）：弹簧在单位变形下的恢复力。
- 卸载长度（Unloaded Length）：未加载时的弹簧长度。
- 动载荷（Dynamic Load）：弹簧所承受的变动力。
- 疲劳寿命（Fatigue Life）：弹簧能够承受的循环加载次数。
2.弹簧的尺寸：- 线径（Wire Diameter）：弹簧材料的直径，决定着弹簧的承载能力。
- 外径（Outer Diameter）：弹簧的最大直径。
- 内径（Inner Diameter）：弹簧的最小直径。
- 组件高度（Solid Height）：弹簧在最大压缩状态下的高度。
- 活动齿数（Active Coils）：弹簧上具有弹性的齿数。
- 紧齿数（Total Coils）：弹簧上总共的齿数。
3.弹簧的计算公式：-弹性系数（K）的计算公式：K=Gd^4/(8Na^3)其中，G为剪切模量，d为线径，N为齿数，a为活动齿数。
-预压力（P）的计算公式：P=K*δ其中，δ为弹簧的压缩/拉伸变形量。
-力（F）的计算公式：F=K*δ弹簧所受的力正比于弹性系数与变形量之积。
-弹簧的伸长（δ）计算公式：δ=(F*L)/(K*Gd^4)其中，L为弹簧的长度。
-弹簧的疲劳寿命（Nf）计算公式：Nf=(C*S^b)/(F^b)其中，C为常数，S为应力幅值（一般为弹簧的最大变形量）。
以上公式仅为常见的弹簧计算公式，实际应用中可能还需要考虑更多的因素，如安全系数、材料的疲劳强度等。
总结起来，弹簧的参数、尺寸和计算公式对于弹簧的设计和选择至关重要。
具体的参数和尺寸根据实际应用需求和弹簧类型来确定，而计算公式则是根据力学原理和材料特性推导得出的。
弹簧设计计算过程
弹簧设计计算已知条件：弹簧自由长度H0=796。
8mm弹簧安装长度L1=411mm 弹簧工作长度L2=227mm弹簧中径D=22。
3mm弹簧直径d=3.2mm弹簧螺距P=12mm弹簧有效圈数n=66弹簧实际圈数n1=68计算步骤：（1）初步考虑采用油淬火-回火硅锰弹簧钢丝60Si2MnA C 类，抗拉强度1716-1863MPa ，切变模量G=79GPa ，弹性模量E=206GPa 。
取b σ=1716MPa 。
（2）压缩弹簧许用切应力p τ=(0。
4～0。
47） b σ=（0。
4～0。
47）*1716MPa=686。
4~806。
52MPa 取p τ=686。
4MPa 。
（3）由于弹簧刚度尚未可知，但是弹簧的中径、直径、有效圈数都已知。
2.33.22==d D C =6。
9688（计算值在5～8之间） 6.9688615.046.9688416.96884615.04414+-⨯-⨯=+--=C C C K =1.2139 弹簧的最大工作压缩量Fn=795-227=568mm由公式348DP F Gd n n n =可得最大工作载荷34343.226685682.3798⨯⨯⨯⨯==nD F Gd P n n = 803.5758N 弹簧刚度663.2282.37983434'⨯⨯⨯==n D Gd P =1.4147N/mm 节距t=662.35.1795)2~1(0⨯-=-n d H =11。
9727≈12 计算出来的自由高度H0=nt+1。
5d=66＊12+1.5＊3.2=796。
8mm压并高度Hb=(n+1.5)d=（66+1。
5）＊3。
2=216mm弹簧最小工作载荷时的压缩量F1=795—411=384mm 则最小工作载荷3431413.226683842.3798⨯⨯⨯⨯==nD F Gd P =543.2625N 螺旋角α=arctan(t/πD ）=arctan （12/(3。
最好的弹簧计算公式
计算力：F ＝K △X （K ＝弹性模量，△X=变形量）压力弹簧· 压力弹簧的设计数据，除弹簧尺寸外，更需要计算出最大负荷及变位尺寸的荷；· 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 ）：()()Nc Dm d G K ⨯⨯⨯=348/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=3500d=线径Do=OD=外径Di=ID=内径Dm=MD=中径=Do-dN=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。
拉力弹簧在制作时，因钢丝材质、线径、弹簧指数、静电、润滑油脂、热处理、电镀等不同，使得每个拉力弹簧初始拉力产生不平均的现象。
所以安装各规格的拉力弹簧时，应预拉至各并圈之间稍为分开一些间距所需的力称为初张力。
· 初张力=P-（k×F1）=最大负荷-（弹簧常数×拉伸长度）扭力弹簧· 弹簧常数：以 k 表示,当弹簧被扭转时，每增加1°扭转角的负荷 (kgf/mm).· 弹簧常数公式（单位：kgf/mm）:()()R4⨯⨯/=1167⨯K⨯pN⨯DmdEE=线材之钢性模数：琴钢丝E=21000 ,不锈钢丝E=19400 ,磷青铜线E=11200,黄铜线E=11200d=线径Do=OD=外径Di=ID=内径Dm=MD=中径=Do-dN=总圈数R=负荷作用的力臂p=3.1416。
弹簧的选型计算
弹簧的选型计算一、弹簧选择的原则一般来说，弹簧的选择要考虑以下因素：1、行程空间：如果行程空间很小，可以考虑采用圆簧或增强圆簧。
2、负荷持久能力和抗震性：如果弹簧负荷持久能力较差，可以考虑采用增强圆簧或锣形弹簧。
3、负荷类型：如果是静负荷，可以考虑采用圆簧或增强圆簧。
如果是动负荷，可以考虑选用锣形弹簧。
4、弹簧变形：如果弹簧的变形量太大，可以考虑采用增强圆簧和锣形弹簧。
5、弹簧特性：如果要求弹簧具有很好的弹性特性，可以考虑使用增强圆簧和锣形弹簧。
6、受力方向：如果要求弹簧以受力方向为垂直方向，可以考虑采用圆簧或增强圆簧。
二、弹簧选择的计算1、弹簧额定负荷(F)：弹簧的额定负荷是根据应用要求确定的。
负荷可以绝对值，也可以根据弹簧的承载能力而计算。
2、弹簧受力方向(D)：根据实际应用，可以确定弹簧受力的方向，如水平、垂直等。
3、合适的行程(S)：行程即弹簧在受力方向上变形时的变形量，一般认为行程不宜超过弹簧长度的1.5倍。
4、弹簧长度(L)：根据行程量、受力方向和弹簧特性等，可以确定弹簧的长度。
5、弹簧类型(T)：根据负荷、受力方向和行程可以确定合适的弹簧型号，如圆簧、增强圆簧、锣形弹簧。
6、弹簧材料(M)：根据弹簧的应用环境、使用情况和受力类型来选择合适的弹簧材料，如钢材、有机纤维等。
7、弹性模量(E)：根据弹簧材料的性能和使用要求，可以查表确定弹性模量值。
8、弹簧系数(K)：根据负荷、受力方向、弹簧特性等，可以确定弹簧系数。
9、弹簧变形量(Δx)：根据弹簧的额定负荷、弹性模量和弹簧长度等，可以计算出弹簧的变形量。
三、弹簧选择的总结弹簧的选型，需要考虑多方面的因素和计算。
在选择弹簧的过程中，要根据实际应用要求，选择最适合的弹簧型号和材料，并进行计算，以保证弹簧的正常使用。
弹簧设计技术参数计算
28.8
3
20
14.5
14 6.5 16~170
5.5 8.7
31.4
3
22
14.5
16 6.5 18~180
6 8.7
28.3
3
25
14.5
19 6.5 22~200
7.5 8.7
27.3
3
28
14.5
22 6.5 25~220
8.5 8.7
24.6
3
32
14.5
26 6.5 32~240
11 8.7
0.6
7
14.5 5.8 6.5 10~50
3.2 8.7
1.07
0.6
8
14.5 6.8 6.5 12~55
4 8.7
0.95
0.8
5
14.5 3.4 6.5 5~45
1.5 8.7
2.76
0.8
6
14.5 4.4 6.5 6~50
2 8.7
2.76
0.8
7
14.5 5.4 6.5 8~55
2.5 8.7
0.866
查找条 件字段 P2-P’ FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE
P2螺距
并紧极 查找条件 限载荷 结果
t2
P3 P2-P’
0.35 0.16 0
0.36 0.14
0.49 0.12
0.5 0.48
0.5 0.45
0.58
0.4
4
14.5 3.2 6.5 6~30
1.6 8.7
0.55
0.4
弹簧参数、尺寸及计算公式
弹簧参数、尺寸及计算公式弹簧参数及尺寸一、小型圆柱螺旋拉伸弹簧尺寸及参数1、弹簧的工作图及形式1.1 工作图样的绘制按GB4459、4规定。
1.2 弹簧的形式分为A型和B型两种。
2、材料弹簧材料直径为0.16~0.45mm，并规定使用GB4357中B组钢丝或YB(T)11中B组钢丝。
采用YB(T)11中B组钢丝时，需在标记中注明代号“S”。
3、制造精度弹簧的刚度、外径、自由长度按GB1973规定的3级精度制造。
如需按2级精度制造时，加注符号“2”，但钩环开口尺寸均按3级精度制造。
4、旋向弹簧的旋向规定为右旋。
如需左旋应在标记中注明“左”。
5、钩环开口弹簧钩环开口宽度a为0.25D~0.35D。
注：D为弹簧中径。
6、表面处理6.1采用碳素弹簧钢丝制造的弹簧，表面一般进行氧化处理，但也可进行镀锌、镀镉、磷化等金属镀层及化学处理。
其标记方法应按GB1238的规定。
6.2采用弹簧用不锈钢丝制造的弹簧，必要时可对表面进行清洗处理，不加任何标记。
7、标记7.1标记的组成弹簧的标记由名称、型式、尺寸、标准编号、材料代号(材料为弹簧用不锈钢丝时)以及表面处理组成。
规定如下：7.2标记示例例1:A型弹簧，材料直径0.20mm，弹簧中径3.20mm，自由长度8.80mm，左旋，刚度、外径和自由长度的精度为2级，材料为碳素弹簧钢丝B组，表面镀锌处理。
标记:拉簧A0.20*3.20*8.80-2左GB1973.2——89-D-Zn例2：B型弹簧，材料直径0.40mm，弹簧中径5.00mm，自由长度17.50mm，右旋，刚度、外径和自由长度的精度为3级，材料为弹簧用不锈钢丝B组。
标记：拉簧B0.40*5.00*17.50 GB1973.2--89-S8、计算依据标准中的计算采用如下基本公式：切应力(N/mm²)：τ=(8PDK)/(πd³)变形量(mm)：F=(8PD³n)/ Gd4弹簧钢度(N/mm):P′=P/ F=(Gd4)/(8D³n)曲度系数：K =(4C-1)/(4C-4)+ (0.615)/C旋转比：C =D/d 自由长度(mm)：H。
弹簧设计计算
弹簧设计计算弹簧在材料选定后，设计时需要计算出弹簧刚度F、中径D、钢丝直径d、有效圈数ｎ、变形量f。
以下面弹簧设计为例；1.计算弹簧受力：假设弹簧端克服１个标准大气压,即推动钢球,则弹簧受力为：F=PA＝1×１0错误!N/mm错误!×πd1错误!/4其中d1——钢球通道直径弹簧还须克服钢球下降重力:Ｇ=mρV=ｍ×4ρπR错误!/３其中R——钢球半径弹簧受合力：F合=F+G考虑制造加工因素,增加1.２倍系数F′=1.2F合2.选材料:（一般选用碳素弹簧钢丝６５Mn或琴钢丝)以6５Mｎ为例,钢丝直径d=１．4mm3.查表计算许用应力：查弹簧手册８-10表中Ⅰ类载荷的弹簧考虑(根据阀弹簧受力情况而言) 材料的抗拉强度σb与钢丝直径d有关查表2-３０(选用D组): σｂ=2150~24５０Ｍｐａ安全系数Ｋ＝1．１～1.3, 可取Ｋ=1.２, 则σb＝１791.7~２0４１.7Mpa因此σb=１７9１.７Ｍｐa(下限值）查表2-10３,取切变模量Ｇ=78.８×10错误!Ｍpａ查表8-１0,取许用切应力τs=＝0．5σb＝0.3×1791.7＝53７.51Mｐａ4．选择弹簧旋绕比C:根据表８-4初步选取C=10５.计算钢丝直径：d≥1．6√KFC/[τ]其中Ｋ——曲度系数,取K＝1.1~1．3F——弹簧受力6．计算弹簧中径：Ｄ=Cｄ7.计算弹簧有效圈数:n＝Ｇd错误!ｆ／8FD错误!则总圈数n总=n＋n1(查表8-6) 8.计算试验载荷:Fs=πd错误!τs／８D９.自由高度:Ｈ0=nt+1.５ｄ其中：ｔ——初步估计节距t=ｄ＋f/n+δ1(δ1=0.１d)查表8-7系列值Ｈ0取整数１０.节距计算:t=（H0-1.5ｄ)/n１1.弹簧螺旋角:（此值一般符合=5°～9°)α=aｒcｔａｎ(t/πD)12．弹簧的稳定性验算:（b＜5.3,即可满足稳定性要求=ｂ=H0/D13.展开长度：L＝πＤn1/cｏｓα14.弹簧刚度:F′=Gd错误!／8D错误!n１４．弹簧载荷:F＝F′×ｆ15.弹簧试验变形:fs＝Fs/ F其中在绘制弹簧图纸时,压紧弹簧时的长度L1（即受装配积压时的长度）下弹簧对应受力F1,在阀开启时弹簧压缩的长度Ｌ２=L1+f,对应弹簧受力F2 例如:ZYB-14１6N１５－3０６H０=６8．5ｍm,装配时弹簧被压缩至37mm,阀开启时再次压缩8mm 则L1=３7，L2=３７+８=４5Ｆ1=37×F′F2=4５F′验算比较L2与Fs／Ｆ的大小：若L2＞Fｓ／F′重新设计刚度;反之设计合理。
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。
弹簧选材及计算公式
弹簧的材料、选材与制造newmaker1 弹簧材料为了保障弹簧能够可靠地工作，其材料除应满足具有较高的强度极限和屈服极限外，还必须具有较高的弹性极限、疲劳极限、冲击韧性、塑性和良好的热处理工艺性等。
表20-2列出了几种主要弹簧材料及其使用性能。
实践中应用最广泛的就是弹簧钢，其品种又有碳素弹簧钢、低锰弹簧钢、硅锰弹簧钢和铬钒钢等。
图20-2给出了碳素弹簧钢丝的抗拉强度极限。
图20-2 碳素钢丝直径与强度的关系表20-2 主要弹簧材料及其许用应力类别代号许用扭应力[t T]许用弯曲应力[σb]/MPa 切变模量G/GPa弹性模量E/GPa推荐硬度范围HRC推荐使用温度°C特性及用途Ⅰ类弹簧Ⅱ类弹簧Ⅲ类弹簧Ⅰ类弹簧Ⅱ类弹簧钢丝碳素弹簧钢丝Ⅰ,Ⅱ,Ⅱa,Ⅲ0.3σb0.4σb0.5σb0.5σb0.625σb81.5～78.5204～202--40～120强度高，性能好，适于做小弹簧60Si2Mn60Si2MnA471 627 785 785 98178.5 19745～50-40～200弹性好，回火稳定，易脱碳，适于做受大载荷的弹簧65Si2MnWA60Si2CrVA560 745 931 931 1167 47～52-40～250强度好，耐高温，弹性好注：1.按受力循环次数N不同，弹簧分为三类：Ⅰ类N>106；Ⅱ类N=103～105以及受冲击载荷的场合；Ⅲ类N<103。
2.碳素弹簧钢丝按机械性能不同分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅱa、Ⅲ四组，Ⅰ组强度最高，依次为Ⅱ、Ⅱa、Ⅲ组。
3.弹簧的工作极限应力tlim：Ⅰ类￡1.67[t]；Ⅱ类￡1.25[t]；Ⅲ类￡1.12[t]。
4.轧制钢材的机械性能与钢丝相同。
5.碳素钢丝的切变模量和弹性模量对0.5～4mm直径有效，>4mm取下限。
2 材料选择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。
弹簧计算公式(压簧、拉簧、扭簧弹力)
压簧、拉簧、扭簧弹力计算公式压力弹簧压力弹簧的设计数据，除弹簧尺寸外，更需要计算出最大负荷及变位尺寸的负荷；·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）：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=3500d=线径Do=OD=外径Di=ID=内径Dm=MD=中径=Do-dN=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=圈 ,钢丝材质=琴钢丝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。
拉力弹簧在制作时，因钢丝材质、线径、弹簧指数、静电、润滑油脂、热处理、电镀等不同，使得每个拉力弹簧初始拉力产生不平均的现象。
所以安装各规格的拉力弹簧时，应预拉至各并圈之间稍为分开一些间距所需的力称为初张力。
·初张力=P-（k×F1）=最大负荷-（弹簧常数×拉伸长度）扭力弹簧·弹簧常数：以 k 表示,当弹簧被扭转时，每增加1°扭转角的负荷 (kgf/mm).·弹簧常数公式（单位：kgf/mm）:E=线材之钢性模数：琴钢丝E=21000 ,不锈钢丝E=19400 ,磷青铜线E=11200 ,黄铜线E=11200d=线径Do=OD=外径Di=ID=内径Dm=MD=中径=Do-d N=总圈数R=负荷作用的力臂p=。
弹簧材料如何选择
弹簧材料如何选择弹簧材料如何选择弹簧材料的选择，应根据弹簧承受载荷的性质、应力状态、应力大小、工作温度、环境介质、使用寿命、对导电导磁的要求、工艺性能、材料来源和价格等因素确定。
下面是店铺整理的弹簧材料如何选择，一起来看看吧。
弹簧材料如何选择1在确定材料截面形状和尺寸时，应当优先选用国家标准和部颁标准所规定的系列尺寸，尽量避免选用非标准系列规格的材料。
中、小型弹簧，特别是螺旋拉伸弹簧，应当优先用经过强化处理的钢丝，铅浴等温冷拔钢丝和油淬火回火钢丝，具有较高的强度和良好表面质量，疲劳性能高于普通淬火回火钢丝，加工简单，工艺性好，质量稳定。
碳素弹簧钢丝和琴钢丝冷拔后产生较大的剩余应力，加工弹簧后，存在较大的剩余应力，回火后尺寸变化较大，难以控制尺寸精度。
油淬火回火钢丝是在钢丝是在钢丝拉拔到规定尺寸后进行调制强化处理，基本上没有剩余应力存在，成型弹簧后经低温回火，尺寸变化很小，耐热稳定性好于冷拔强化钢丝。
大中型弹簧，对于载荷精度和应力较高的应选用冷拔材或冷拔后磨光钢材。
对于载荷精度和应力较低的弹簧，可选用热轧钢材。
钢板弹簧一般选用55Si2Mn、60Si2MnA、55SiMnVB、55SiMnMoV、60CrMn、60CrMnB等牌号的扁钢。
螺旋弹簧的材料截面，应优先选用圆形截面。
正方形和矩形截面材料，承受能力较强，抗冲击性能好，又可使弹簧小型化，但材料来源少。
且价格较高，除特殊需要外，一般尽量不选用这种材料。
近年来，研制用圆钢丝轧扁代替梯形钢丝，取得了很好的效果。
在高温下工作的弹簧材料，要求强度有较好的热稳定性、抗松弛或蠕变能力、抗氧化能力、耐一定介质腐蚀能力。
弹簧的工作温度升高，弹簧材料的弹性模量下降，导致刚度下降，承载能力变小。
因此，在高温下工作的弹簧必须了解弹性模量的变化率（值），计算弹簧承载能力下降对使用性能的`影响。
按照GB1239规定，普通螺旋弹簧工作温度超过60℃时，应对切变模量进行修正，其公式为：Gt=KtG式中G——常温下的弹性模量；Gt——工作温度t 下的切变模量；Kt——温度修正系数按表2—98选取。
氮气弹簧选型计算方法
氮气弹簧选型计算方法一、确定所需参数在选型之前，我们首先需要明确以下参数：1. 负载力：即弹簧需要承受的最大力。
根据具体应用场景和设计要求，确定负载力的大小。
2. 行程：指弹簧的压缩或拉伸距离。
根据实际需求确定行程的范围。
3. 动作速度：弹簧的工作速度对其性能有一定影响。
根据实际应用情况确定动作速度。
4. 工作温度：不同材料的弹簧在不同温度下的性能表现可能会有所不同。
根据工作环境确定工作温度范围。
5. 环境条件：包括工作环境的湿度、腐蚀性等。
根据实际情况选择适合的材料和表面处理方式。
二、选择适合的弹簧类型根据所需参数，我们可以选择适合的氮气弹簧类型。
常见的氮气弹簧类型有以下几种：1. 空气弹簧：使用空气作为压力介质，通过调节气压来实现不同负载力和行程要求。
2. 液氮弹簧：使用液氮作为压力介质，具有较高的负载能力和稳定性，适用于负载要求较高的场合。
3. 气体弹簧：使用气体（通常为氮气）作为压力介质，通过调节气压来实现不同负载力和行程要求。
4. 锁氮弹簧：通过在弹簧内部加入锁氮装置，可以在特定压力下锁定弹簧的行程，适用于需要保持特定位置的应用场景。
根据具体应用要求和选择的弹簧类型，我们可以进一步进行选型计算。
三、进行选型计算在选型计算中，我们需要根据负载力、行程、动作速度等参数来计算所需的弹簧参数。
以下是一些常用的计算方法：1. 负载力计算：根据应用场景的负载要求，计算所需的负载力大小。
负载力通常可以通过以下公式计算：负载力= 负载系数× 负载质量。
其中，负载系数是由具体应用决定的常数，负载质量是指需要承受的负载重量。
2. 行程计算：根据应用场景的行程要求，计算所需的行程范围。
行程范围通常可以通过将弹簧的伸长量和压缩量相加得到。
3. 动作速度计算：根据应用场景的动作速度要求，计算所需的动作速度范围。
动作速度范围通常可以通过将弹簧的压缩速度和拉伸速度相加得到。
4. 弹簧刚度计算：弹簧刚度指的是弹簧在单位变形下所产生的力。
弹簧种类和计算公式
弹簧种类和计算公式弹簧是一种能够储存和释放机械能的装置，广泛应用于各种机械设备和工程中。
根据其工作原理和结构特点，弹簧可以分为多种类型，每种类型都有其特定的计算公式。
本文将介绍几种常见的弹簧类型及其计算公式。
1. 螺旋弹簧。
螺旋弹簧是最常见的一种弹簧类型，其结构简单，使用广泛。
螺旋弹簧的计算公式主要包括弹簧刚度、变形量和应力等参数。
其中，弹簧刚度K的计算公式为：K = Gd^4 / (8D^3n)。
其中，G为材料的剪切模量，d为线径，D为螺旋弹簧的平均直径，n为有效圈数。
螺旋弹簧的变形量可以通过以下公式计算：δ = F / K。
其中，F为外力，K为弹簧刚度，δ为变形量。
螺旋弹簧的应力计算公式为：σ = 8Fd / (πD^3n)。
其中，σ为应力，F为外力，d为线径，D为螺旋弹簧的平均直径，n为有效圈数。
2. 压缩弹簧。
压缩弹簧是一种短小粗的弹簧，通常用于承受压缩力的场合。
压缩弹簧的计算公式与螺旋弹簧类似，主要包括弹簧刚度、变形量和应力等参数。
压缩弹簧的弹簧刚度K的计算公式为：K = (Gd^4) / (8D^3n)。
压缩弹簧的变形量和应力计算公式与螺旋弹簧相似，不再赘述。
3. 张力弹簧。
张力弹簧是一种受拉力的弹簧，通常用于吊挂和支撑等场合。
张力弹簧的计算公式与压缩弹簧类似，也包括弹簧刚度、变形量和应力等参数。
张力弹簧的弹簧刚度K的计算公式为：K = (Gd^4) / (8D^3n)。
张力弹簧的变形量和应力计算公式与螺旋弹簧相似，不再赘述。
4. 扭转弹簧。
扭转弹簧是一种受到扭转力的弹簧，通常用于扭转传递和控制等场合。
扭转弹簧的计算公式主要包括弹簧刚度、变形角度和应力等参数。
扭转弹簧的弹簧刚度K 的计算公式为：K = (Gd^4) / (32D^3n)。
扭转弹簧的变形角度和应力计算公式为：θ = T / K。
τ = 16T / (πd^3nD)。
其中，θ为变形角度，T为扭矩，K为弹簧刚度，τ为应力。
弹簧选型计算
弹簧选型计算
1 弹簧的作用
弹簧是机械零件的重要组成部分，它的作用是储存能量、释放能量、平衡和传递力。
由于弹簧受到外部力的影响，它可以调节系统受力的种类和大小，也就是说它的功能范围很广泛。
广泛应用于汽车、机器人、航空航天、机床和设备等领域。
2 弹簧选型
在实际运用中，弹簧种类繁多，而且有多种参数供客户选择，如形状、强度、长度等。
因此，在弹簧选型时，需要考虑到系统的使用条件，选择性能满足应用需求的的弹簧。
根据作用机理，在选择弹簧材料时要求对比较容易变形的材料，确保其具有良好的形变能力。
在弹簧形状上，要根据系统使用要求，选择折弯曲线、屈曲曲线、Spin 螺旋曲线、翻转曲线、止点凸肋曲线等多种选择，进行正确的弹簧选型。
此外，精度、变形范围还要重点考虑和控制，以确保器件具有高精度性能和可靠性。
3 弹簧选型计算
以上是弹簧选型的一些基本原则，但是如何根据实际情况计算选择最优的弹簧，目前还没有完全通用的计算方法。
通常情况下，计算弹簧参数时，可以根据系统的受力、承载量等，采用经典的拉伸、压缩、弯曲实验模型进行，此外，也可以依据市场上已有的技术参数进行模拟计算。
选择完合适的弹簧后，由结构分析和simulation可以
比较准确得到一个完善的弹簧配置方案，从而确保系统具备更高的性能和更稳定的运行。
总之，弹簧参数选择是非常重要的一个环节，它直接影响系统的运行效果，因此在弹簧选择时，应充分考虑材料特性、形状、精度、强度等因素，按照准确的参数进行计算，以便确保最终的弹簧选择结果。
弹簧设计参数
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+d n1＝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。
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。
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線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。
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壹1 弹簧材料为了保障弹簧能够可靠地工作，其材料除应满足具有较高的强度极限和屈服极限外，还必须具有较高的弹性极限、疲劳极限、冲击韧性、塑性和良好的热处理工艺性等。
表20-2列出了几种主要弹簧材料及其使用性能。
实践中应用最广泛的就是弹簧钢，其品种又有碳素弹簧钢、低锰弹簧钢、硅锰弹簧钢和铬钒钢等。
图20-2给出了碳素弹簧钢丝的抗拉强度极限。
图20-2 碳素钢丝直径与强度的关系1.按受力循环次数N不同，弹簧分为三类：Ⅰ类N>106；Ⅱ类N=103～105以及受冲击载荷的场合；Ⅲ类N<103。
2.碳素弹簧钢丝按机械性能不同分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅱa、Ⅲ四组，Ⅰ组强度最高，依次为Ⅱ、Ⅱa、Ⅲ组。
3.弹簧的工作极限应力tlim：Ⅰ类￡1.67[t]；Ⅱ类￡1.25[t]；Ⅲ类￡1.12[t]。
4.轧制钢材的机械性能与钢丝相同。
5.碳素钢丝的切变模量和弹性模量对0.5～4mm直径有效，>4mm取下限。
2 材料选择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。
3 弹簧制造螺旋弹簧的制造工艺过程如下：①绕制；②钩环制造；③端部的制作与精加工；④热处理；⑤工艺试验等，对于重要的弹簧还要进行强压处理。
弹簧的绕制方法分冷卷法与热卷法两种。
（1）冷卷法：簧丝直径d≤8mm的采用冷卷法绕制。
冷态下卷绕的弹簧常用冷拉并经预先热处理的优质碳素弹簧钢丝，卷绕后一般不再进行淬火处理，只须低温回火以消除卷绕时的内应力。
（2）热卷法：簧丝直径较大（d>8mm）的弹簧则用热卷法绕制。
在热态下卷制的弹簧，卷成后必须进行淬火、中温回火等处理。
对于重要的弹簧，还要进行工艺检验和冲击疲劳等试验。
为提高弹簧的承载能力，可将弹簧在超过工作极限载荷下进行强压处理，以便在簧丝内产生塑性变形和有益的残余应力，由于残余应力的符号与工作应力相反，因而弹簧在工作时的最大应力（见图所示）比未经强压处理的弹簧小。
贰叁弹簧注意事宜一、一般常见的弹簧可分类为：拉伸螺旋弹簧、压缩螺旋弹簧、扭转螺旋弹簧三大类。
其中拉伸、压缩弹簧以量产居多，规格繁杂但适于稍加修改即可应用，如需要少量且不挑剔弹簧特性的话，在市面上容易购得但单价较高。
而专属机构零件使用者，大都是向专业弹簧制造厂订制；如果自己无法设计时，也能额外付费请制造商配合试做。
近年来业界采用CNC 计算机控制式或机械式弹簧机械，以自动化、省力化生产，品质较为稳定。
基于ISO 及国际间对品质须要求逐渐提高，几乎所有弹簧制造商都能提出针对弹簧特性做测试的报告数据。
二、特殊场合使用可分类为：迭板弹簧，扭杆，涡形弹簧，薄板弹簧，盘形弹片，波浪形弹片，弹簧垫圈，扣环，环形弹簧和其它异形弹簧。
此等弹簧为因应不同环境须要，承制厂商以手工或专用机械生产，全部是订制品且价格依数量而定，基本样品费是少不了。
这般弹簧只有少数使用者自订规格，将不是以下介绍之范围之内。
三、 螺旋弹簧称呼尺寸：3-1. 线径：螺旋弹簧的主要特性关键在于线径大小。
3-2. 外径：量取螺旋弹簧的外径比较方便，也容易识别尺寸。
3-3. 圈数：总圈数，有效圈数，闭合端圈数；螺旋弹簧能承受对外之反作用力，一部份取决于圈数多寡。
3-4. 节距(导程)：一圈螺旋弹簧线的头、尾两端在轴线上的变动距离。
一般只有制作压缩弹簧时才会在意此值，弹簧使用者无须规定它的距离多少。
3-5. 自由长度：拉伸、压缩弹簧两端没有被施加任何外力时的长度值。
一般而言自由长度无关弹簧功能，除非两端闭合处经过研磨加工，否则都允许有较宽松的公差范围，或不做尺寸上的严格要求。
3-6. 作用长度：螺旋弹簧被压缩或拉伸到某固定长度时，应该有的反作用力量值，才能让搭配之物品发挥效用。
3-7. 自由角度：扭转弹簧的两支脚没有被施加外力旋转时的角度值。
一般而言，扭转弹簧两支脚之间形成的角度在自由状态时不易完全相同，除非特殊场合须要否则都不被要求，或允许有较宽松的公差范围。
3-8. 作用角度：扭转弹簧两端被施以不同方向扭转到某固定角度时，应该有的反作用负荷力值与扭力值，才能让搭配之物品发挥效用。
3-9. 弹簧常数：拉伸、压缩螺旋弹簧的轴向于承受外力变形时，在每一个单位长度产生的反作用力。
或扭转弹簧的径向承受外力旋转时，在每一个单位角度产生的反作用力。
※ 在长度为横坐标与作用力为纵坐标的相对应图形中，交叉点几乎是连接成一条直线。
3-10. 长度单位：一般用mm (毫米)，欧美习惯用inch (英吋)。
3-11.负荷单位：标准的力量称呼单位是以N (牛顿)， 或一般习惯用 Kgf (公斤力) gf(公克力)。
1 圆柱弹簧的参数及几何尺寸 1、弹簧的主要尺寸如图所示，圆柱弹簧的主要尺寸有：弹簧丝直径d 、弹簧圈外径D 、弹簧圈内径D1，弹簧圈中径D2，节距t 、螺旋升角a 、自由长度H0等。
2、弹簧参数的计算弹簧设计中，旋绕比（或称弹簧指数）C 是最重要的参数之一。
C=D2/d ，弹簧指数愈小，其刚度愈大，弹簧愈硬，弹簧内外侧的应力相差愈大，材料利用率低；反之弹簧愈软。
常用弹簧节距t一般按下式取：（对压缩弹簧）；t=d （对拉伸弹簧）；式中：λmax --- 弹簧的最大变形量；Δ --- 最大变形时相邻两弹簧丝间的最小距离，一般不小于0.1d。
弹簧钢丝间距：δ=t-d ；弹簧的自由长度：H=n·δ+(n0-0.5)d（两端并紧磨平）；H=n·δ+(n0+1)d（两端并紧，但不磨平）。
弹簧螺旋升角：，通常α取5～90 。
弹簧丝材料的长度：（对压缩弹簧）；（对拉伸弹簧）；其中l为钩环尺寸。
2 弹簧的强度计算1、弹簧的受力图示的压缩弹簧，当弹簧受轴向压力F时，在弹簧丝的任何横剖面上将作用着：扭矩T=FRcosα ，弯矩M=FRsinα，切向力Q=Fcosα和法向力N=Fsinα（式中R为弹簧的平均半径）。
由于弹簧螺旋角α的值不大（对于压缩弹簧为6～90 ）,所以弯矩M和法向力N可以忽略不计。
因此，在弹簧丝中起主要作用的外力将是扭矩T和切向力Q。
α的值较小时，cosα≈ 1,可取T=FR和Q=F。
这种简化对于计算的准确性影响不大。
当拉伸弹簧受轴向拉力F时，弹簧丝槽剖面上的受力情况和压缩弹簧相同，只是扭矩T和切向力Q均为相反的方向。
所以上述两种弹簧的计算方法可以一并讲述。
2、弹簧的强度从受力分析可见，弹簧受到的应力主要为扭矩和横向力引起的剪应力，对于圆形弹簧丝肆系数Ks可以理解为切向力作用时对扭应力的修正系数，进一步考虑到弹簧丝曲率的影响，可得到扭应力式中K为曲度系数。
它考虑了弹簧丝曲率和切向力对扭应力的影响。
一定条件下钢丝直径3、弹簧的刚度圆柱弹簧受载后的轴向变形量式中n为弹簧的有效圈数；G为弹簧的切变模量。
这样弹簧的圈数及刚度分别为对于拉伸弹簧，n1>20时，一般圆整为整圈数，n1<20时，可圆整为1/2圈；对于压缩弹簧总圈数n1的尾数宜取1/4、1/2或整圈数，常用1/2圈。
为了保证弹簧具有稳定的性能，通常弹簧的有效圈数最少为2圈。
C值大小对弹簧刚度影响很大。
若其它条件相同时，C值愈小的弹簧，刚度愈大，弹簧也就愈硬；反之则愈软。
不过，C值愈小的弹簧卷制愈困难，且在工作时会引起较大的切应力。
此外，k值还和G、d、n有关，在调整弹簧刚度时，应综合考虑这些因素的影响。
4、稳定性计算压缩弹簧的长度较大时，受载后容易发生图a)所示的失稳现象，所以还应进行稳定性的验算。
伍图a图b图c为了便于制造和避免失稳现象出现，通常建议弹簧的长径比b=H0/D2按下列情况取为：弹簧两端均为回转端时，b≤2.6；弹簧两端均为固定端时，b≤5.3 ；弹簧两端一端固定而另一端回转时，b≤3.7。
如果b大于上述数值时，则必须进行稳定性计算，并限制弹簧载荷F小于失稳时的临界载荷Fcr。
一般取F=Fcr/(2～2.5)，其中临界载荷可按下式计算：Fcr=CBkH0式中，CB为不稳定系数，由下图查取。
如果F>Fcr，应重新选择有关参数，改变b值，提高Fcr的大小，使其大于Fmax之值，以保证弹簧的稳定性。
若受结构限制而不能改变参数时，就应该加装图b)、c)所示的导杆或导套，以免弹簧受载时产生侧向弯曲。
答：弹簧所受载荷与其变形的关系曲线称为弹簧特性曲线。
该特性曲线的斜率值反映弹簧的刚度。
定刚度弹簧的特性曲线为直线，而变刚度弹簧的特性曲线为曲线。
2 问：弹簧强度计算和刚度计算的目的是什么？影响圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧强度和刚度的主要因素有哪些？答：弹簧强度计算的目的是保证弹簧在工作时不出现塑性变形和疲劳破坏。
弹簧刚度计算的目的是保证弹簧具有要求的弹性。
弹簧强度的影响因素可由公式（16-3）说明。
弹簧刚度的影响因素可由公式（16-9）说明。
3 问：已知圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧的外载荷为F，试分析只增大弹簧钢丝直径d,有效圈数n,中径D，弹簧变形是增大还是减小？答：在F作用下，只增大d时，变形减小；只增大n时，变形增大；只增大D时，变形增大。
4 问：现有两个圆柱螺旋拉伸弹簧，若它们的材料，弹簧钢丝直径，弹簧中径，端部结构等完全相同，仅有效圈数不同，试分析它们的强度，刚度大小有何不同。
答：弹簧的强度与有效圈数n无关，弹簧的刚度与有效圈数n成反比陆。