弹簧疲劳强度的计算方法.
压缩弹簧疲劳强度安全系数计算
压缩弹簧疲劳强度安全系数计算
压缩弹簧的疲劳强度安全系数是指弹簧的疲劳强度与设计荷载之比。
疲劳强度是指弹簧承受循环荷载时，不发生破坏的最大应力水平。
设计荷
载则是根据实际工作条件和需求确定的。
计算压缩弹簧的疲劳强度安全系数需要以下步骤：
1.确定工作条件和设计荷载。
包括使用环境的温度、压力、振动等因
素以及弹簧承受的荷载大小和循环次数等。
2.选择合适的弹簧材料。
根据工作条件和要求，选择具有较好耐疲劳
性能的材料，如高强度钢材等。
3.计算弹簧的疲劳强度。
根据弹簧的几何形状和材料特性，使用经验
公式或有限元分析等方法计算出弹簧在工作循环次数下的应力水平。
4.确定疲劳极限。
测试或参考材料数据库，确定所选材料的疲劳极限。
5.计算疲劳强度安全系数。
将弹簧的疲劳强度除以设计荷载，得到疲
劳强度安全系数。
一般要求安全系数大于1，通常为2-4
6.分析和评估结果。
根据计算结果和实际需求，对疲劳强度安全系数
进行评估，如是否满足设计要求、是否需要采取进一步措施提高强度等。
需要注意的是，压缩弹簧的疲劳寿命受多种因素影响，如弹簧形状、
材料、制造工艺等，而疲劳强度安全系数只是其中之一、因此，在实际设
计中，还需要综合考虑其他因素，如弹簧的疲劳曲线、应力集中因素、弹
簧预紧量等，以综合评估弹簧的可靠性和寿命。
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。
弹簧计算公式
调压弹簧旋绕比 C D/d 3.9曲度系数 k1(4C-1)/(4C-4) +0.615/C 1.415弹簧刚度 K G×d4/(8×n×D3)36.4予压缩量H1P/(K*π*(d2*d2-d1*d1)/4)0.010最小工作载荷 F1K×H10.4最大工作载荷F2K×（H1+△H） 2.18平均载荷Fm(F2+F1)/2 1.27载荷幅Fa(F2-F1)/20.91平均剪切应力τm8 *k1*D*F m/π*d314.75切应力幅τa8 *k1*D*F a/π*d310.59 最大切应力τmaxτm+τa25.34最小切应力τmixτm-τa 4.16疲劳强度安全系数S(τo+0.75τmix)/ τmax27.21弹簧的高径比b H0/D 2.56弹簧的自振频率γn 3.56×105 ×d/n D24235.80弹簧的强迫机械振动频率γr油泵转速/6030.00γn/γr141.19工作时最小高度Hb1H0-△H -H110.94压并高度Hb n1*d7.7弹簧节距t(Ho-1.5×d)/n 1.87螺旋角 αarctg(t/(Dπ))7.9弹簧展开长度LπDn1/cos(α)95.42临界载荷Fc Cb*K*H00电磁阀弹簧项目调压弹簧电磁阀弹簧3.5#DIV/0!钢丝直径 d 1.111.476#DIV/0!弹簧中径 D 4.3 3.546.1#DIV/0!有效圈数 n550.000#DIV/0!总圈数 n1770.0#DIV/0!自由高度 H01110.82.30#DIV/0!升程 △H0.050.051.15#DIV/0!抗拉强度 σb196119611.15#DIV/0!许用剪切应力τ0686.35686.3515.15#DIV/0!发动机转速3600360015.15#DIV/0!开启压力 P 3.0030.31#DIV/0!针阀密封交线直径 d1 2.30.00#DIV/0!针阀导向直径 d2422.65#DIV/0!切变模量 G79000790003.09#DIV/0!弹簧安装高度8.958.975812.24#DIV/0!不稳定系数Cb30.000.00193.74#DIV/0!10.75#DIV/0!701.86#DIV/0!9.6#DIV/0!78.02#DIV/0!。
弹簧钢各种材料疲劳s—n曲线
弹簧钢各种材料疲劳s—n曲线弹簧钢是一种常用的弹簧材料，其疲劳性能是弹簧是否能够长时间正常工作的关键因素。
疲劳是指材料在交变应力作用下，经过一定次数的载荷循环后产生的破坏现象，通常表现为裂纹的形成和扩展。
为了评估弹簧钢的疲劳性能，在工程实践中常采用s—n曲线来描述材料的疲劳寿命。
s—n曲线是表征弹簧钢疲劳性能的一种图示方式，其中“s”表示应力幅值，即两个最大应力之差，而“n”则表示该应力水平下的循环次数。
s—n曲线通常通过实验测定得到，实验会在不同应力水平下施加一定的载荷循环，然后记录弹簧钢样品的寿命。
通过绘制s—n曲线，可以得到弹簧钢在不同应力水平下的疲劳寿命。
弹簧钢的s—n曲线通常呈现出以下特点：1.曲线下降段：在初期应力水平较低时，弹簧钢的疲劳寿命较长。
这是因为在低应力幅值下，弹簧钢的弹性变形可以吸收一部分应力能量，从而减小了疲劳损伤的程度。
2.平台段：随着应力水平的增加，弹簧钢的疲劳寿命逐渐下降，并到达一个稳定的水平，形成一个平台。
这是因为在这个应力幅值区间内，弹簧钢的疲劳寿命已经趋于稳定，不再随应力幅值的增加而显著下降。
3.接近水平段：当应力水平进一步增加时，弹簧钢的疲劳寿命迅速下降，呈现出急剧衰减的趋势。
这是因为高应力幅值会导致弹簧钢产生大量的塑性变形，从而加速疲劳裂纹的形成和扩展。
4.断裂段：当应力水平增加到一定程度时，弹簧钢的疲劳寿命变得非常短，很快发生断裂。
这是因为高应力幅值会导致弹簧钢的强度降低，从而使其无法承受更高的载荷循环。
需要注意的是，s—n曲线的形状和位置会受到多种因素的影响，包括材料的化学成分、加工状态、载荷频率、环境温度等。
不同的弹簧钢材料以及不同的工况条件下，其s—n曲线可能会有所不同。
在工程应用中，s—n曲线可以用来评估弹簧钢的疲劳寿命和使用安全性。
通过实验测定得到的s—n曲线可以与工程应力谱进行对比，从而判断弹簧钢是否能够满足设计要求。
此外，s—n曲线还可以用来指导材料的选择和设计优化，以提高弹簧钢的疲劳性能。
弹簧疲劳测试,弹簧疲劳试验检测2024
弹簧疲劳测试，弹簧疲劳试验检测（二）引言概述：弹簧疲劳测试是一种重要的质量控制方法，用于评估弹簧在长期使用过程中是否会出现失效。
弹簧需要经受大量循环加载和卸载，这可能导致材料疲劳并最终引发断裂。
弹簧疲劳试验检测通过模拟实际使用条件来测试弹簧的耐久性和寿命，并确保产品的安全性和可靠性。
本文将详细介绍弹簧疲劳测试的原理、方法和常见的检测技术，以及如何评估测试结果并改进弹簧设计。
1. 弹簧疲劳测试的原理1.1 力学行为分析：弹簧在受力时的变形行为和应力分布情况对其疲劳性能有重要影响。
通过力学分析，可以确定适当的加载方式和加载范围，以模拟实际使用条件。
1.2 疲劳寿命预测：弹簧的疲劳寿命可根据材料的疲劳强度和加载条件进行预测。
预测模型的建立和参数确定是弹簧疲劳测试的重要内容之一。
2. 弹簧疲劳测试的方法2.1 恒载荷疲劳测试：将弹簧置于恒定的载荷下进行循环加载和卸载，以评估其在长期使用过程中的寿命和性能。
这种方法可以模拟一些常见的需求，如汽车悬挂系统中的弹簧。
2.2 变载荷疲劳测试：弹簧在实际使用中会受到不同幅度和频率的载荷，为了更准确地模拟这种使用条件，可以采用变载荷疲劳测试方法。
通过改变加载幅度和频率，评估弹簧在不同工况下的寿命和性能。
2.3 环境因素测试：弹簧在不同的环境条件下可能会表现出不同的疲劳行为。
通过模拟不同的温度、湿度和腐蚀等环境因素，评估弹簧在极端条件下的耐久性和寿命。
3. 弹簧疲劳试验检测的常见技术3.1 力学性能测试：包括张力和弯曲等力学性能的测试，以评估弹簧在受力过程中的变形行为和应力分布情况。
3.2 力学性能测试：通过加载和卸载测试，评估弹簧在循环加载过程中的寿命和性能。
常见的测试方法包括恒载荷疲劳试验和变载荷疲劳试验。
3.3 环境适应性测试：模拟不同环境条件下的温度、湿度和腐蚀等因素，评估弹簧在不同环境下的耐久性和寿命。
4. 评估测试结果并改进弹簧设计4.1 寿命评估：根据疲劳测试的结果，可以通过统计分析等方法评估弹簧的疲劳寿命和可靠性。
弹簧疲劳强度的计算方法.
对于循环次数较多、工作在变应力下的重要弹簧，还应该进一步对疲劳强度进行 计算。如果变应力的循环次数NK103,或应力变化幅度不大时，应进行静强度计 算。如果上述两种情况不能明确区分时，则应同时进行这两种强度的计算。
1、疲劳强度计算
一般受变应力作用的弹簧，其应力变化规律有tmax常数和tmin常数两种。因
7
t00.45erB0.35erB0.33crB0.30cB
注:1.经喷丸处理的弹簧，t可提高20%;
2.对于硅青铜丝、不锈钢丝，取r。
tmintmax--最小、最大切应力（MPa）;
Fmin、Fmax ---最小、最大工作载荷（N）；
[S]-许用安全系数，当弹簧计算和材料的性能数据精确度高时，取1.3〜1.7;精
此，可根据力学疲劳强度理论与相应计算公式，进行应力幅安全系数、最大应力 安全系数的计算。对于弹簧钢丝也可按下述简化公式进行计算
max
如2
min厂
式中，T0--弹簧材料的脉动循环剪切疲劳极限（MPa）,当弹簧材料为碳素钢 丝、不锈钢丝、铍青铜丝等材料时，可根据循环次数N由表中查取。
表20-4弹簧材料的脉动疲劳极限t0N<10410510610
确度较低时，取1.8〜2.2。
2、静强度计算
弹簧的静强度安全系数Ss的计算式为
圆柱螺旋压缩(拉伸)弹簧的设计计算
圆柱螺旋压缩〔拉伸〕弹簧的设计计算(一)几何参数计算普通圆柱螺旋弹簧的主要几何尺寸有：外径D、中径D2、内径D1、节距p、螺旋升角α及弹簧丝直径d。
由以下图圆柱螺旋弹簧的几何尺寸参数图可知，它们的关系为：式中弹簧的螺旋升角α，对圆柱螺旋压缩弹簧一般应在5°～9°范围内选取。
弹簧的旋向可以是右旋或左旋，但无特殊要求时，一般都用右旋。
圆柱螺旋弹簧的几何尺寸参数普通圆柱螺旋压缩及拉伸弹簧的结构尺寸计算公式见表([color=#0000ff普通圆柱螺旋压缩及拉伸弹簧的结构尺寸〔mm〕计算公式)。
参数名称及代号计算公式备注工作高度或长度H1,H2,…,H nH n=H0-λn H n=H0+λnλn--工作变形量有效圈数n根据要求变形量按式〔16-11〕计算n≥2总圈数n1n1=n+(2～2.5)〔冷卷〕n1=n+(1.5～2)〔YII型热卷〕n1=n拉伸弹簧n1尾数为1/4,1/2,3/4整圈。
推荐用1/2圈节距p p=(0.28～0.5)D2p=d轴向间距δδ=p-d展开长度L L=πD2n1/cosαL≈πD2n+钩环展开长度螺旋角αα=arct g(p/πD2) 对压缩螺旋弹簧，推荐α=5°～9°质量m sm s=γ为材料的密度，对各种钢，γ=7700kg/；对铍青•(二)特性曲线弹簧应具有经久不变的弹性，且不允许产生永久变形。
因此在设计弹簧时，务必使其工作应力在弹性极限范围内。
在这个范围内工作的压缩弹簧，当承受轴向载荷P时，弹簧将产生相应的弹性变形，如右图a所示。
为了表示弹簧的载荷与变形的关系，取纵坐标表示弹簧承受的载荷，横坐标表示弹簧的变形，通常载荷和变形成直线关系(右图b)。
这种表示载荷与变形的关系的曲线称为弹簧的特性曲线。
对拉伸弹簧，如图<圆柱螺旋拉伸弹簧的特性曲线>所示，图b为无预应力的拉伸弹簧的特性曲线；图c为有预应力的拉伸弹簧的特性曲线。
弹簧疲劳强度的计算方法
弹簧疲劳强度的计算方法
弹簧的疲劳强度是指弹簧在经历多次循环加载后，仍能保持所需的力学性能和寿命。
以下是一种常见的弹簧疲劳强度计算方法：
1. 确定循环次数：首先需要确定弹簧在使用条件下预计要经历的循环次数，例如根据预期使用寿命和频率进行估计。
2. 计算应力幅值：根据加载情况和设计参数，计算弹簧在一个循环中的应力幅值（也称为弯曲应力范围）。
3. 查找材料疲劳性能数据：根据弹簧所用材料的材料数据手册或疲劳性能测试数据，查找相应的疲劳强度曲线。
4. 疲劳强度计算：根据材料的疲劳强度曲线和应力幅值，使用相应的疲劳强度计算公式来计算疲劳强度。
常见的疲劳强度计算公式包括Gerber公式、Goodman公式和Soderberg公式。
这些公式将应力幅值与材料参数进行比较，以判断弹簧是否足够耐久。
需要注意的是，弹簧的疲劳强度计算是一个复杂的工程问题，涉及到材料性能、几何形状、弹簧设计和实际使用条件等多个因素。
因此，建议在实际设计中，寻求专业工程师的指导和使用专业软件进行弹簧设计和疲劳强度计算。
钢铁制弹簧的疲劳强度与可靠性分析
钢铁制弹簧的疲劳强度与可靠性分析1. 引言钢铁制弹簧作为一种常见的弹性元件，在各行业中广泛应用。
弹簧承受着循环负荷的作用，长期使用后容易出现疲劳破坏。
因此，研究钢铁制弹簧的疲劳强度和可靠性是十分重要的。
2. 疲劳强度分析疲劳强度是描述材料在循环应力作用下耐受循环负荷次数的能力。
钢铁制弹簧在实际使用中，会受到不同的应力作用。
首先，我们需要确定弹簧的工作条件，并进行应力分析。
应力分析可以通过应力-应变关系、应力变化曲线等方法进行。
然后，结合材料的疲劳曲线，可以得到弹簧的疲劳强度。
疲劳强度的计算通常使用疲劳极限和安全系数相结合的方法。
3. 疲劳寿命预测疲劳寿命预测是评估弹簧在给定工作条件下能够承受多少个循环负荷的方法。
一般分为基于应力的疲劳寿命预测和基于损伤机制的疲劳寿命预测。
基于应力的方法基于弹簧的应力状态，通过应力幅与应力平均值之比来预测疲劳寿命。
基于损伤机制的方法则基于损伤积累理论和损伤参数，通过监测和计算弹簧的损伤程度来预测疲劳寿命。
4. 可靠性分析可靠性是指弹簧在规定的使用寿命内完成指定功能的概率。
对于弹簧的可靠性分析，我们需要确定使用寿命、故障率和可靠度。
使用寿命可以通过疲劳寿命预测得到，而故障率和可靠度可以通过故障数据分析和可靠性理论计算得到。
可靠性分析还需要考虑弹簧在使用过程中的可修复性和可更新性。
5. 影响因素分析影响钢铁制弹簧疲劳强度和可靠性的因素有很多，包括材料的性能、表面处理、制造工艺、应力分布等。
材料的选择对疲劳强度和可靠性有着重要影响。
同时，表面处理和制造工艺也会影响弹簧的疲劳性能。
应力分布是影响疲劳破坏的重要因素，通过优化设计可以改善应力分布，提高弹簧的疲劳强度和可靠性。
6. 优化设计与改进措施为了提高钢铁制弹簧的疲劳强度和可靠性，可以采用一些优化设计和改进措施。
比如，选择合适的材料、改善表面处理、优化制造工艺、优化几何形状以及优化弹簧的应力分布等。
这些措施可以通过计算机仿真和实验验证来确定其效果。
压缩弹簧疲劳强度的计算
压缩弹簧疲劳强度的计算弹簧的疲劳强度的计算，疲劳强度是指材料在无限多次交变载荷作用而不会产生破坏的最大应力，称为疲劳强度或疲劳极限。
实际上，金属材料并不可能作无限多次交变载荷试验。
1、屈服强度：材料的屈服强度和疲劳极限之间有一定的关系，一般来说，材料的屈服强度越高，疲劳强度也越高，因此，为了提高弹簧的疲劳强度应设法提高弹簧材料的屈服强度，或采用屈服强度和抗拉强度比值高的材料。
对同一材料来说，细晶粒组织比粗细晶粒组织具有更高的屈服强度。
2、温度：碳钢的疲劳强度，从室温到120C时下降，从120C到350C 又上升，温度高于350℃以后又下降，在高温时没有疲劳极限。
在高温条件下工作的弹簧，要考虑采用耐热钢。
在低于室温的条件下，钢的疲劳极限有所增加。
有关以上这些影响疲劳强度因素的具体数值，参看有关资料。
3、表面状态：最大应力多发生在弹簧材料的表层，所以弹簧的表面质量对疲劳强度的影响很大。
弹簧材料在轧制、拉拔和卷制过程中造成的裂纹、疵点和伤痕等缺陷往往是造成弹簧疲劳断裂的原因。
材料表面粗糙度愈小，应力集中愈小，疲劳强度也愈高。
材料表面粗糙度对疲劳极限的影响。
随着表面粗糙度的增加，疲劳极限下降。
在同一粗糙度的情况下，不同的钢种及不同的卷制方法其疲劳极限降低程度也不同，如冷卷弹簧降低程度就比热卷弹簧小。
因为钢制热卷弹簧及其热处理加热时，由于氧化使弹簧材料表面变粗糙和产生脱碳现象,这样就降低了弹簧的疲劳强度；对材料表面进行磨削、强压、抛丸和滚压等，都可以提高弹簧的疲劳强度。
4、尺寸效应：材料的尺寸愈大，由于各种冷加工和热加工工艺所造成的缺陷可能性愈高，产生表面缺陷的可能性也越大，这些原因都会导致疲劳性能下降。
因此在计算弹簧的疲劳强度时要考虑尺寸效应的影响。
5、冶金缺陷：冶金缺陷是指材料中的非金属夹杂物、气泡、元素的偏析，等等。
存在于表面的夹杂物是应力集中源，会导致夹杂物与基体界面之间过早地产生疲劳裂纹。
采用真空冶炼、真空浇注等措施，可以大大提高钢材的质量。
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
压缩弹簧疲劳强度安全系数计算
压缩弹簧疲劳强度安全系数计算压缩弹簧是一种能够储存和释放能量的机械元件，通常由金属线材弯曲而成，用于各种机械设备和结构中的弹簧元件。
压缩弹簧主要承受压缩载荷，并通过压缩变形存储弹性势能，在释放力的作用下恢复原始形状。
疲劳强度是指弹簧在循环变形加载下的抗疲劳能力，也就是弹簧在受到循环应力作用下能够一直保持正常工作的能力。
弹簧在长期的使用中会经历很多循环载荷作用，如果应力过大或过小都会导致弹簧的疲劳强度下降，最终导致失效。
安全系数是指实际工作载荷与弹簧的设计载荷之间的比值，用来衡量弹簧的安全性能，也是在设计弹簧时需要考虑的重要指标。
安全系数越高，表示弹簧的承载能力越大，安全性能越高。
1.弹簧参数确定：包括弹簧的材料、几何尺寸和工作条件等。
2.设计载荷计算：根据实际工作条件和要求，确定弹簧的设计载荷。
3.弹簧材料的疲劳强度计算：根据弹簧材料的相关材料特性和应力应变曲线等数据，计算材料的疲劳强度。
4.弹簧的疲劳强度计算：根据弹簧的几何尺寸和工作条件，结合材料的疲劳强度，计算弹簧的疲劳强度。
5.安全系数计算：根据实际工作载荷和设计载荷，计算弹簧的安全系数。
具体计算步骤如下：1.弹簧参数确定：包括弹簧的线径、外径、活圈数、刚度和工作长度等。
2.设计载荷计算：根据实际工作条件和要求，确定弹簧的设计载荷，包括载荷的大小和载荷的作用方式。
3.弹簧材料的疲劳强度计算：根据弹簧材料的相关材料特性和应力应变曲线等数据，计算材料的疲劳强度，包括疲劳强度极限和疲劳寿命。
4.弹簧的疲劳强度计算：根据弹簧的几何尺寸和工作条件，结合材料的疲劳强度，计算弹簧的疲劳强度。
常用的计算方法包括史密斯修正方法、赫尔曼-斯特雷斯曲线法和b模型法等。
5.安全系数计算：根据实际工作载荷和设计载荷，计算弹簧的安全系数。
安全系数的计算公式为安全系数=实际工作载荷/设计载荷。
安全系数大于1表示设计合理，安全系数越大表示弹簧的安全性能越高。
需要注意的是，在计算过程中需要准确获取弹簧材料的疲劳强度参数，并结合材料的应力应变曲线、弹簧的几何尺寸和工作条件，进行严谨的计算和分析。
弹簧校核计算 计算表
校核合格
比(弹簧指
2，刚度计算
弹簧总圈数 弹簧有效圈数N 弹簧刚度K(N/磨平死圈
63.2
K Gd 4
100
8D3 N
弹簧丝直径d（mm） C
表3 碳素 弹簧钢与
长细比b 弹簧安装方式
5.00 两端固定
材料
参数
判断是否失稳
稳定,无需计算稳定性
载荷性质
不稳定系数Cu
295.68
载荷性质： I=无限疲劳寿命，交变载荷次数 >106，如内燃机气门弹簧、电磁 制动器弹簧；
附表 弹簧 钢抗拉强
II=有限疲劳寿命，交变载荷次数 103~105,如一般车辆弹簧
III=静载荷，交变载荷次数 <103，如安全阀弹簧
材料
I类弹簧 II类弹簧 III类弹簧 I类弹簧 II类弹簧 III类弹簧 I类弹簧 II类弹簧 III类弹簧
0.25
图1
弹簧线径d(mm)
3，压缩弹簧稳定 稳定临界载荷Fc(N) 性(拉伸弹簧不做) 实际负载压F(N)
1580.00 2000
抗拉强度σb(MPa)(右表) 扭转弹簧许用弯应[σp](MPa
判断稳定性
稳定，无需计算稳定性
说明：
如果F>Fc，应重新选择有关参数，改变b值，提高Fc的大小，使其大于
65Mn
340 455 570 285 325 380 455 570 710
硅锰,铬钒
55Si2Mn(B 铬锰钢
60Si2Mn( 55CrMnA
A
60CrMnA
50CrVA
445
430
590
570
740
710
370
360
弹簧疲劳强度的计算方法.
受变载荷螺旋弹簧的疲劳强度计算
对于循环次数较多、工作在变应力下的重要弹簧，还应该进一步对疲劳强度进行计算。
如果变应力的循环次数N≤103，或应力变化幅度不大时，应进行静强度计算。
如果上述两种情况不能明确区分时，则应同时进行这两种强度的计算。
1、疲劳强度计算
一般受变应力作用的弹簧，其应力变化规律有τmax=常数和τmin=常数两种。
因此，可根据力学疲劳强度理论与相应计算公式，进行应力幅安全系数、最大应力安全系数的计算。
对于弹簧钢丝也可按下述简化公式进行计算
式中，τ0 --- 弹簧材料的脉动循环剪切疲劳极限（MPa），当弹簧材料为碳素钢丝、不锈钢丝、铍青铜丝等材料时，可根据循环次数N由表中查取。
表20-4 弹簧材料的脉动疲劳极限τ0N ≤10410510610
7
τ00.45σB0.35σB0.33σB0.30σB
注：1.经喷丸处理的弹簧，τ0可提高20%；
2.对于硅青铜丝、不锈钢丝，取0.35σB。
τmin、τmax --- 最小、最大切应力（MPa）；
Fmin、Fmax --- 最小、最大工作载荷（N）；
[S]-许用安全系数，当弹簧计算和材料的性能数据精确度高时，取1.3 ～ 1.7；精确度较低时，取1.8 ～ 2.2。
2、静强度计算
弹簧的静强度安全系数Ss的计算式为
式中，τs-弹簧材料的屈服极限（MPa），其值可按下述数值选取：碳素弹簧钢丝取τs=0.42σB，硅锰合金簧丝取τs=0.51σB；
[Ss]-许用安全系数，其值与[S]相同。
圆柱螺旋扭转弹簧计算公式EXCEL计算
无色为输入值潜蓝色为输出值，自动生成项目输入值名称值材料线径mm d 1弹簧内径mm D 1 3.4弹簧外径mm D 25.4弹簧中径mm D 4.400D=D 1+d 材料弹性模量N/mm² E 186000旋绕比 C 4.40C=D/d 材料抗拉强度（应力）MPa σb 1850自由角度 º 0有效圈数 n2扭转刚度（N.mm/ º） M' 4.978最小负荷扭角º 3最小扭矩N.mm M 114.9最大负荷扭角º15最大扭矩N.mm M 274.7扭臂1长度 mm L 17最小弯曲应力MPa σmin 152.2扭壁2长度 mm L 26最大弯曲应力MPa σmax 761.0循环特征 γ0.20上限应力系数 σmax/σb 0.41σmax/σb最大负载状态下直径减少量 mm ΔD 0.09导杆直径 mm D'2.98a)、长扭臂弹簧二、疲劳度判断b）、短扭臂弹簧（L 1,L 2=0)公式判定说明：查下表疲劳度图，若γ与σmax/σb值的交点在图中 下方，说明该弹簧的疲劳强度N > 次，σmax/σb=0.7是弹簧不发生永久变形的极限值圆柱螺旋扭转弹簧疲劳度计算一、弹簧参数计算输入参数区域输出区域]}3/)([*3670/{'214L L Dn Ed M ++=ππ1φ2φ)/(3231min d M πσ=)/(3232max d M πσ=max min /σσγ=n10)360/(2n D D φ=∆)(9.0'1D D D ∆-=11'*φM M =22'*φM M =φ)]int([360n n -=φn 10。
液压弹簧力计算公式
液压弹簧力计算公式液压弹簧力计算公式是用来计算液压弹簧在特定工况下的力的公式。
液压弹簧是一种利用液体的压力来储存和释放能量的装置，它通常用于工程机械、汽车、航空航天等领域。
在设计和使用液压弹簧时，了解其力的计算公式是非常重要的。
液压弹簧力计算公式的基本原理是根据弹簧的刚度和位移来计算力。
液压弹簧的刚度是指单位位移时所产生的力，通常用N/mm或N/m来表示。
而液压弹簧的位移则是指弹簧在受力作用下发生的压缩或伸长的距离。
液压弹簧力计算公式可以表示为：F = k x。
其中，F表示液压弹簧的力，单位为N；k表示液压弹簧的刚度，单位为N/mm或N/m；x表示液压弹簧的位移，单位为mm或m。
根据这个公式，我们可以看到液压弹簧的力与其刚度和位移成正比。
也就是说，当液压弹簧的刚度增大或位移增大时，其力也会随之增大。
在实际工程中，液压弹簧力计算公式可以帮助工程师们更好地设计和选择液压弹簧。
例如，当需要设计一个能够承受特定力的液压弹簧时，工程师可以根据所需的力和工作条件来计算出合适的刚度和位移，从而选择合适的液压弹簧型号和参数。
此外，液压弹簧力计算公式还可以用于对液压弹簧的性能进行评估和比较。
通过比较不同液压弹簧的刚度和位移，可以选择出性能更优秀的液压弹簧，从而提高设备的性能和效率。
除了基本的液压弹簧力计算公式外，还有一些特殊情况下的力计算公式。
例如，在液压弹簧受到外部冲击或振动时，其力的计算需要考虑到动态载荷的影响。
此时，液压弹簧的力计算公式可以表示为：F = k x + c v。
其中，c表示液压弹簧的阻尼系数，单位为N/(mm/s)或N/(m/s)；v表示液压弹簧的速度，单位为mm/s或m/s。
在这种情况下，液压弹簧的力不仅与其刚度和位移有关，还与其阻尼和速度有关。
因此，工程师在设计和选择液压弹簧时，需要考虑到其在动态载荷下的性能表现。
总之，液压弹簧力计算公式是工程设计和使用液压弹簧时的重要工具。
通过合理地应用这些公式，工程师们可以更好地理解和控制液压弹簧的力，从而设计出性能更优秀的工程设备。
零件疲劳强度
疲劳极限σr来近似代表ND和 σr∞，则有限寿命期内：
s
m rN
N
s
m r
N
0
C
s rN
m
N0 N
s
r
kNs r
kN—寿命系数， kN m N0 / N； 验常数 m—疲劳曲线实
机械零件的疲劳强度
三、极限应力线图（等寿命疲劳曲线）
机械零件材料的疲劳特性除用s－N曲线表示外，还可用极限应力线图
M
o
G N'
N
C σm
对于工作应力点N，当载荷加大到使应力达到N点时，将产生静力破坏，
S s m ax s m s a s s s max s m s a s m s a
机械零件的疲劳强度
3、最小应力为常数min=C （紧螺栓） σa
当载荷加大到使应力达到M‘ 时刚好 要产生 疲劳破坏，故安全系数S为：
来描述。该曲线表达了不同循环特性时疲劳极限的特性。
在工程应用中，常将等寿命曲线用直线来近似替代。
σa
A'
D' G'
σ-1 σ0/2
45º
45º
o σ0/2
σS σB
B
C σm
A′点：对称循环疲劳极限点 D′点：脉动循环疲劳极限点 B点：强度极限点 C点：屈服极限点
机械零件的疲劳强度
三、材料极限应力线图
se tg
Ks
2Ks s
kNs0 / 2
Ks
σ-1e
σ0e/2
o
kNσ0/2
C σm
σS
机械零件的疲劳强度
五、单向稳定变应力时的疲劳强度计算
螺旋弹簧疲劳寿命估算方法
螺旋弹簧疲劳寿命估算方法弹簧作为重要的基础件广泛地应用在机械制造和电器行业之中，是一个重要的受力构件，其功能无非是减振、缓冲、储能、自动控制和产生回复力。
它的好坏直接影响着所服务的整机性能和可靠程度，多数弹簧工作是在反复载荷作用下，其破坏形式主要是疲劳断裂。
疲劳破坏的过程往往是从裂纹的成核、形成、扩展，直到产生突发性的脆断，因此，疲劳强度应当成为弹簧设计的重要依据。
螺旋弹簧破坏形式与应力分析大量的试验和使用证明，在循环载荷作用下螺旋弹簧其破坏断口形状是沿螺旋弹簧内径表面与弹簧轴线呈45°方向由内向外断裂，特别是裂纹源多数起源于弹簧内径表面处，断裂截面呈45°并有放射线状花样由裂纹源向外扩展，断口呈脆断形式无明显塑性变形，是曲利的病费断口形式，弹簧的应力状态分析如下：若螺旋弹簧受到中心压力F,则在弹簧钢丝截面会引起两种切应力，由F产生的扭矩Mk引起的最大切应力，两种切应力只要在螺旋弹簧内径表面才能叠加成最大切应力：如下图Ml井簧华线械面应力分布8FD l Kτl≡ -^-coβα其中曲度系数：v 4C-1 0.615K=4C^4+-T^旋绕比:CQ与α式中Dl一弹簧中杼d一弹簧钢丝直径一般弹簧缥旋角＜1 = 5。
~9°,故∞∞-8FD l K由F引起的最大弯曲切应力：I6F8F z D1K 2、J = "D =菽（T+ 4）最大主应力（拉）和主平面与弹簧中心轴线成45。
的平面内（如图2）。
8FzD∣K 2、°2 = J=福（丁 + 1）而实际上弹簧裂纹开裂方向正是与最大主拉应力方向相垂直。
这对裂纹的应力强度因子为张开型：5=5 √zπa,a .■长度图2舛簧内控表面应力状态由于弹簧材料（高碳素弹贫钢丝或65Mn等）均为含碳量高的金属材料，其强度高，塑性差，断裂状态属于正断型，沿最大拉应力方向呈疲劳开裂，而不可能是沿截面最大切应力方向的切断型，多次试验结果证明这种理论分析的正确性。
弹簧疲劳
传统的疲劳设计，是以材料的疲劳曲线或称S(应力)-N(寿命)曲线为根据的。
由于实验数据存在很大的离散性，因此只能用统计判断的方法绘制此曲线。
对于不稳定变应力，要用损伤累积假说来估算零件的疲劳破坏寿命。
各种材料对变应力的抵抗能力，是以在一定循环作用次数N下，不产生破坏的最大应力σN来表示的。
σN称为一定循环作用次数N的极限应力，也称为条件疲劳极限。
对于一种材料，根据实验，可得出在各种循环作用次数N下的极限应力，以横坐标为作用次数N、纵坐标为极限应力，绘成如图1所示曲线，则称为材料的疲劳曲线，或称S-N曲线。
从图中可以看出，应力愈高，则产生疲劳破坏的循环次数愈少。
变应力低于某一数值时，则材料不再产生疲劳破坏，此时的应力称为材料的疲劳极限。
出现疲劳极限的循环次数称为循环基数No，一般钢材No＝106～107 左右，硬质合金(HRC38)> No＝25×107 左右，有色金属没有水平线段，即没有绝对的疲劳极限。
一般工程上给出的疲劳极限是107 或108 。
在腐蚀介质的情况下，钢材也没有疲劳极限，如图2所示。
对应于循环基数No的疲劳极限，假如是对称循环的变应力，即r＝—1，用σ－1或τ－1表示；如是脉动循环时，即r＝0，则用σ0或τ0表示。
图1 疲劳(S-N)曲线图2 疲劳曲线对比图为了便于绘制疲劳曲线，往往采用半对数坐标lgN－σ(τ)，有时也用对数坐标lgN-lgσ(τ)。
图3所示为几种合金弹簧钢的对数坐标疲劳曲线。
疲劳曲线左边的条件疲劳极限(倾斜段)可用下式表示。
此式称为疲劳曲线方程(或Wohler曲线方程)。
式中x为指数，与材料和应力形式有关，其值根据实验确定，在对数坐标中，此数即疲劳曲线的斜率。
对于钢材x为6～10，有应力集．中的取小值，表面光滑的取大值。
根据疲劳极限σ－1，按(1)式便可计算出任意循环作用次数N时的条件疲劳极限式中 ks——寿命系数。
由于应力循环作用次数N对疲劳强度影响较大，所以在制定弹簧的许用应力时，根据作用次数分为三类：弹簧受变载荷在1×106次以上的为I类；在1×103 ～1×106 次之间的为Ⅱ类；在1×103 次以下的为Ⅲ类。
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受变载荷螺旋弹簧的疲劳强度计算
对于循环次数较多、工作在变应力下的重要弹簧，还应该进一步对疲劳强度进行计算。
如果变应力的循环次数N≤103，或应力变化幅度不大时，应进行静强度计算。
如果上述两种情况不能明确区分时，则应同时进行这两种强度的计算。
1、疲劳强度计算
一般受变应力作用的弹簧，其应力变化规律有τmax=常数和τmin=常数两种。
因此，可根据力学疲劳强度理论与相应计算公式，进行应力幅安全系数、最大应力安全系数的计算。
对于弹簧钢丝也可按下述简化公式进行计算
式中，τ0 --- 弹簧材料的脉动循环剪切疲劳极限（MPa），当弹簧材料为碳素钢丝、不锈钢丝、铍青铜丝等材料时，可根据循环次数N由表中查取。
表20-4 弹簧材料的脉动疲劳极限τ0N ≤10410510610
7
τ00.45σB0.35σB0.33σB0.30σB
注：1.经喷丸处理的弹簧，τ0可提高20%；
2.对于硅青铜丝、不锈钢丝，取0.35σB。
τmin、τmax --- 最小、最大切应力（MPa）；
Fmin、Fmax --- 最小、最大工作载荷（N）；
[S]-许用安全系数，当弹簧计算和材料的性能数据精确度高时，取1.3 ～ 1.7；精确度较低时，取1.8 ～ 2.2。
2、静强度计算
弹簧的静强度安全系数Ss的计算式为
式中，τs-弹簧材料的屈服极限（MPa），其值可按下述数值选取：碳素弹簧钢丝取τs=0.42σB，硅锰合金簧丝取τs=0.51σB；
[Ss]-许用安全系数，其值与[S]相同。