螺旋弹簧的设计计算

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螺旋弹簧只能承受垂直载荷，在此载荷作用下钢丝产生扭转应力。

螺旋弹簧的主要尺寸是平均直径D,钢丝直径d和工作圈数n
在设计汽车悬架螺旋弹簧时，先根据平顺性的要求确定悬架的偏频
（悬架的刚度），再利用公式①计算一侧悬架的刚度 C （虚拟弹簧的刚度）：
一;-二匸门: ' ①
其中… 是单边簧载质量转换成载荷即为：
对于麦弗逊悬架有：
Fs耳& ③
- C （6）
弹簧在轴向力-（静载荷）的作用下的扭转应力为：
8 •耳• D • K
2 …
其中，T匕是工作应力；D是簧圈平均直径；d是弹簧钢丝直径；C‘是旋绕比, 〔二D/d;卜是考虑剪力与与簧圈曲率影响的校正系数:
■ 4 C + 2
K 二---------- ；-----
4^0-3
弹簧的刚度「为
J —■——
6 j i料
8 ■ D f h 8 - C ■ n
其中是弹簧的静挠度；G是切变模量，n是弹簧的工作圈数。

选好旋绕比&之后，可以从式⑤计算出K'，则由④可得：
h 「C 「K
D= C • d
其中需用扭转应力
L T .. J=材料最大应力/安全系数
I I r
8 ・ C 3 ■ C 5
弹簧的总圈数一般比工作圈数 n 多〜2圈。

弹簧受最大压力‘卫
该保持在〜，防止弹簧运动过程中产生并圈的风险。

将⑧带入④中得：
G ■ d - ■ K
T c = -------- 2 -----
c 口・D ，・n
同理，动载荷下的扭转应力为
8 ■ d ■ f ds ■ K
n D 7 ■ n 最大弹簧力島疔加为：
厂 _ G ■ d ■ f cs
r s — s 8 •
F smax -
G d - (f cs + fj s )
8 C 3 - n
从式⑥可得：
G n 二 * d
⑧ ⑨ ⑩ 时，相邻圈之间的间隙应
从式⑥可以得到:
螺旋弹簧的最大应力为:
T RI =T c +< [T J 在逆向设计中，弹簧的载荷和高度是已知的，需要选用
相应的材料，以及合适的弹簧钢丝，可
以通过式⑦计算出弹簧的钢丝直径，根据企业标准要求，弹簧要求在极限行程内，以的
频率运动，在40 万次之内不允许断裂，如果安全系数选的过小，以下，那么基本上是无法保证试验通过的。

此外弹簧的疲劳寿命还受到表面硬度的影响，如果弹簧的表面硬度过高，即二次喷丸的工艺控制不够好，会导致弹簧的表面微裂纹随着运动而越来越多，最终导致弹簧断裂。

另外，弹簧材料也会影响弹簧的疲劳寿命，如果弹簧钢丝内部杂质过多，带状组织过于严重，就会严重影响弹簧的疲劳寿命，这弹簧设计时也要充分考虑的。

对于螺旋弹簧不仅要对个参数进行设计计算，更要对弹簧的耐久性能充分考虑，因为弹簧在使用过程中如果因为耐久性能差造成断裂，那就是致命的缺陷。