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怎么去设计计算一个合理的弹簧？
      
       目前，广泛应用的弹簧应力和变形的计算公式是根据材料力学推导出来的。若无一定的实际经验，很难设计和制造出高精度的弹簧，随着设计应力的提高，以往的很多经验不再适用。例如，弹簧的设计应力提高后，螺旋角加大，会使弹簧的疲劳源由簧圈的内侧转移到外侧，所有的计算也只是给我们一个大的方向从而减少研发成本。下面我给大家介绍下大至的计算方法。（见图一）

螺旋线圈构成的圆柱形弹簧，工作线圈间为恒定间距，能够承受垂直于环绕轴沿着卷绕方向和反方向的扭力。线径大于16mm的弹簧通常为冷卷。热成型弹簧用于强负载的直径大于10mm的较大尺寸弹簧。

备注：该计算设计用于线圈卷绕方向的扭转负载，不计入弹簧内部或外部导向零件的支撑效果。也不计入出现的摩擦效果。线圈之间的可能的摩擦也不计入在内。

 

特殊属性

• 适合中低负载
• 线性工作特性
• 相关低弹簧系数
• 低费用

 

弹簧设计

扭簧按两种基本设计制造：紧和松（线圈间隙）。如果是静态负载，紧凑的线圈为推荐选项。但是，工作线圈之间出现摩擦，这将导致弹簧寿命减少。另外，线圈的过于接近的间隙阻止弹簧完美喷丸。

备注： 承载负载过程中，在卷绕方向上的负载弹簧长度增加。热成型弹簧通常一定在线圈之间会有间隙。

 

弹簧计算基本关系式（见图二）

c = 弹簧指数(c=D/d; c=D/t) [-]
b = 线宽[mm, in]
d = 线径[mm, in]
D = 中心弹簧直径[mm, in] 
M = 弹簧负载[Nmm, lb in]
E = 拉伸弹性模量[MPa, psi]
k = 扭转弹簧率[Nmm/°, lb in/°]
K_b = 曲线修正因数[-]
L_K = 卷绕部分的长度[mm, in]
n = 工作线圈数[-]
p = 线圈间距[mm, in]
t = 线厚度[mm, in]
a =角度偏移 [°]
d₀ =自由弹簧的角度[°] 
s =弹簧材料的弯曲应力 [MPa, psi]
曲线修正因数
修正因数显示弹簧来自曲线的额外应力
弹簧功能尺寸 
扭簧的功能变形（引脚偏转）导致其尺寸变化。负载下沿着卷绕方向的弹簧直径减小。

D"=D*n/((n+a)/360))

另外：封闭卷绕弹簧长度增加

L"=LK+d*(a/360)

 

推荐弹簧尺寸

 

 

考虑到应力集中的可能性发生，扭簧引脚的形状一定越简单越好。扭簧中使用的基本引脚类型可以参看下图。引脚设计的选择依据所需的弹簧安装方式，其尺寸以及所需的负载点到弹簧轴心的距离，同时，支撑引脚和工作引脚也会有所不同。

引脚的基本类型

 

1. 直线相切引脚
2. 直线轴向引脚
3. 法向外部引脚
4. 法向内部引脚

固定引脚方式

 

如果引脚全被固定，扭转弹簧线圈产生工作角度。如果一端引脚自由，负载时引脚弯曲。这将使引脚角度偏转量增加。引脚弯曲总量随着引脚长度的增加而增加。引脚固定安装增加了计算的精度，同时提高了弹簧的功能。