圆柱螺旋扭转弹簧基本参数关系式
圆柱螺旋压缩弹簧计算公式
圆柱螺旋压缩弹簧计算
公式
-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1
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
压缩弹簧拉伸弹簧
中径D2 D2=Cd 按普通圆柱螺旋弹簧尺寸系列表取标准值
内径D1 D1=D2-d
外径D D=D2+d
旋绕比C C=D2/d压缩弹簧长细比b b=H0/D2 b在1～的范围内选取自由高度或长度H0 H0≈pn+～2)d（两端并紧，磨平）H0≈pn+(3～d（两端并紧，不磨平） H0=nd+钩环轴向长度工作高度或长度H1,H2,…,Hn Hn=H0-λn Hn= H0+λn λn--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n1 n1=n+(2～（冷卷）n1=n+～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=～D2 p=d 轴向间距δ δ=p
-d 展开长度L L=πD2n1/cosα L≈πD2n+钩环展开长度螺旋角α α=arctg(p/πD 2) 对压缩螺旋弹簧，推荐α=5°～9°质量ms ms= γ为材料的密度，对各种钢，γ=7700kg/ ；对铍青铜，γ=8100kg/。
圆柱螺旋弹簧一般计算公式
1. 弹簧刚度：
2. 力值： 其中：G 为材料剪切模量，一般不锈钢取71500Mpa,碳钢取
78500Mpa ；
d 为材料直径；
D 为弹簧中径；
n 为弹簧有效圈数；
f 为变形量（拉压行程）。
3. 应力： K 为曲度系数，公式为： 其中C 为弹簧旋绕比，是弹簧中径与线径的比值，即
4. 下表是GB/T23935-2009（圆柱螺旋弹簧设计计算）中压缩弹簧及拉伸弹簧的试验切应力及许用应力表
表2-1
n D d G 34
,
8P =f 8f 34,
⋅==n D Gd P P K PC K ⋅=⋅=2
3d 8d 8PD ππτC
C C K 615.04414+--=d D
C =
比压簧多了初拉力，加上初拉力就行。
初拉力： 其中初拉力τ0按初切应力图选取，见下图。
三．扭簧：
1.计算刚度 Dn
Ed M 3670'4= Nmm/° 2.扭矩 ϕ⋅=Dn
Ed M 36704
Nmm 式中:d---材料直径；
E---材料的弹性模量，一般不锈钢丝取188000Mpa ，碳素钢丝
取206000Mpa ；
D---弹簧外径；
ϕ---弹簧的扭转行程（角度）；
4. 应力： K1为曲度系数，顺旋向扭转取1，逆旋向扭转时按下式：
308τπ⋅=D d P 132
.10K d
M ⋅=σ
下表是GB/T23935-2009（圆柱螺旋弹簧设计计算）中扭转弹簧的试验切应力及许用应力表
C
C C C K 4414221---=。
压缩弹簧(圆柱弹簧为主)的基本认识
我们需在零件 A,B 间设计一个压缩弹簧。
具体装配关系如图
1,选用材料,这要看我们的实际产品需求去自行选择,目的就是要求学会材料的切变模量的获得 2,分析装配关系,确定我们弹簧的内外径,有效圈数,及线径的取值范围,由图面分析我们可以知道,弹簧的内径不 应小于 8.4 外径不应大于 15 自由高度不应小于 10 当产品处于 ACTION STATE 时,还要考虑到弹簧线径 d 和 总圈数 n1 的选取.如果线径过粗,总圈数过多,就会造成干涉使产品不能到达 ACTION STATE. 3.自选将相关设计参数代入公式中,获得弹簧参数 首先确定 K 值。假如我们选取 65Mn 作为弹簧材料，查表得 65M 材料切变模量(材料弹性系数)：G=80000N/mm2 将弹簧参数代入 K=G*d^4/8*d2^3*n 公式中求得 K 值。最后求弹簧作用力 P=K*L
我们回到正题,讨论一下此次扫盲题的分析及计算: 首先我们要搞清楚弹簧的刚度计算公式~ 弹簧刚度值我们用 K 来表示,单位是 N/mm2 K=G*d^4/8*d2^3*n 其中 G 是指材料的切变模量(俗称弹性系数),此数据一般可通过查表获得,也可以要求 供应厂商提供材料物性表获得.常见的像 SUS631,SUS316,SUS304,SUS302 等为 70000N/mm2 弹簧刚,65Mn 等 等约为 80000N/mm2~ 求得 K 值后后，我们还需获得弹簧的作用长度 L 值，此长度由我们设计者来设计确定。 作用长度指弹簧的预压长度+作用行程长度之和 如一个弹簧由 10 压缩至 6,那么它的作用长度则为 4.如果还 有预压高度，也要一并算入作用长度。 最后弹簧作用力 P 值为：P=K*L 以题目为例，(此题没有标准答案,给了很大的空间让我们去设计)
弹簧设计参数与计算方法
类型 代号
表 ! " # " $ 压缩弹簧的端部结构
冷卷压缩弹簧
热卷压缩弹簧
!!
!"
!#
"!!
"!"
简图
端部结 构型式
支承 圈数
两端圈并 紧并磨平
# 或 #$%&
两端圈 并紧不磨
’$(& 或 #
两端圈不并紧
端面磨 ’$(& 端面不磨 ’$&
两端圈并紧 两端圈制扁并
并磨平
紧，不磨或磨平
# 或 #$&
表 ! " # " % 圆柱螺旋压缩和拉伸弹簧计算公式
" ! #)" % （%&%’&$ ’） ! #) % （%&%’ ($ ’）
’ ! #)" , % （%&%’ "&$） ! -.#, % （(&$( )((!） ! #) % （%&%’ !($）
名称
简图
表 $ % ! % # 常用弹簧的类型与特性 特性线
性能
圆截面压缩弹簧
特 性 线 呈 线 性， 结 构 简 单， 制 造方便，应用最广
矩形截面压缩弹簧
圆 柱 螺 旋 弹 簧
变节距压缩弹簧
在 所 占 空 间 相 同 时， 矩 形 截 面 弹簧比圆截面弹簧吸收的能量多， 刚度更接近常量
当弹 簧 压 缩 到 开 始 有 簧 圈 接 触 后，特 性 线 变 为 非 线 性， 刚 度 及 自振频率均为变量，利 于 消 除 或 缓和共振。可作为变载 荷 机 构 的 支承或弹性元件
［"］）# # %
$ - %， $%%! &-* # （% &,［"］）
圆柱螺旋弹簧设计计算
N/mm2
N/mm N*mm C=D/d b=H0/d
二．基本计算公式 弹簧的强度和变形的基本计算公式
1．材料切应力：
8D
8c
d3 P k d2 P.
2.弹簧变形量： F
8D 3n Gd 4 P
8c 3n P
Gd
2
3.弹簧的刚度： P '
P F
Gd 4 8D 3 n
GD 8c4n
4.弹簧变形量： U PF D ' F 2
cos
材料切变模量 G，单位 N/mm2,以下是部分材料切变模量：
不锈钢丝： 71×103
硅青铜线： 41×103
锡青铜线： 40×103
铍青铜线： 44×103
热轧弹簧钢： 78×103
其余： 79×103
5
O 形密封圈安装用三槽尺寸（静密封）
mm
断面
沟槽
内切圆
do
S1
A
S2
d’
S3
1 0.08 0.04
弹簧，其最大值为： Hb=(n1+1.5)dmax。
22．弹簧节距： t=d+Fn/n+δ1=（0.28~0.25）D。δ1 称为余隙，是在最
大工作负荷 Pn 作用下，有效圈相互之间应保留的间隙，一般取为 δ1≥ 0.1d
4
23．节距 t 自由高度 Ho 之间的近似关系式见下表：
总圈数 n1，圈
节距 t,mm
6 0.3 0
18 3.515 9.704
23.59%
1.381
* 5.7 25.518 7.600.3 28.880 4.452 15.567
21.89%
3.362
弹簧制图知识和弹簧画法
弹簧制图知识和弹簧画法1、弹簧的用途与种类弹簧的用途很广，可以用来储藏能量、减振、测力等。
在电器中，弹簧常用来保证导电零件的良好接触或脱离接触。
弹簧的种类很多，有螺旋弹簧、蜗卷弹簧、板弹簧和片弹簧等，如图所示:压缩弹簧拉伸弹簧扭转弹簧板弹簧片弹簧蜗卷弹簧在各种弹簧中，以普通圆柱螺旋弹簧最为常见，GB/T 1239-1984对其型式、端部结构和技术要求等都作了规定。
在GB/T 1358-1993对其尺寸系列也作了规定。
下面主要介绍圆柱螺旋压缩弹簧的规定画法和标记。
2、圆柱螺旋压缩弹簧各部分名称及其相互关系下表列出了圆柱螺旋压缩弹簧各部分名称、基本参数及其相互关系。
名称符号说明图例型材直径 d 制造弹簧用的材料直径弹簧的外径 D 弹簧的最大直径弹簧的内径 D1 弹簧的最小直径弹簧的中径 D2 D2 = D-d = D1+d有效圈数 n 为了工作平稳，n一般不小于3圈弹簧两端并紧和磨平(或锻平)，仅起支承或固定作支承圈数 n0用的圈(一般取1.5、2或2.5圈)总圈数 n1 n1 = n + n0节距 t 相邻两有效圈上对应点的轴向距离自由高度 H0 未受负荷时的弹簧高度H0 = nt + (n0-0.5)d展开长度 L 制造弹簧所需钢丝的长度L ? πDn1在GB/T 2089-1994中对圆柱螺旋压缩弹簧的d、D、t、H0、n、L等尺寸都已作了规定，使用时可查阅该标准。
3、圆柱螺旋压缩弹簧的规定画法根据GB/T 4459.4-1984，螺旋弹簧的规定画法如下:1、在平行于螺旋弹簧轴线的投影面的视图中，各圈的外轮廓线应画成直线。
2、螺旋弹簧均可画成右旋，但左旋螺旋弹簧不论画成左旋或右旋，必须加写“左”字。
3、对于螺旋压缩弹簧，如要求两端并紧且磨平时，不论支承圈数多少和末端贴紧情况如何，均按右图 (有效圈是整数，支承圈为2.5圈)的形式绘制。
必要时也可按支承圈的实际结构绘制。
4、当弹簧的有效圈数在四圈以上时，可以只画出两端的1,2圈(支承圈除外)，中间部分省略不画，用通过弹簧钢丝中心的两条点画线表示，并(a)剖视图 (b)视图允许适当缩短图形的长度。
弹簧设计计算软件
L=n*l+钩 mm 316.44 环展开尺
寸
计算
公式
661.5 N/mm2
78500 N/mm2 203000 N/mm2
备注
2.16 mm
Mn'>Mn
合理
8
n)/(3667* Mn*D)= φn/Ψn=
23 工作极限扭矩 Mj
N.mm
787.5
Mj=(d^3* [σ BP])/(10* K)
24 最小工作扭矩 M1 25 工作极限扭矩下扭转角 φj
N.mm （°）
295
M1=φ 1/(Ψ'*n)
88 φj=Ψ '*n*Mj
步骤 原始条件
选材
系数选取
序号 1 2 3 4 5 6 7 8
9 10 11 12 13
14
15 16
17
18
19
项目 最大工作扭矩 Mn 最大扭转角φn 工作扭转角φ 旋向 负荷种类 制造精度
弹簧材料
弹簧许用切应力 [τp] 弯曲应力 σb
许用弯曲应力 [σBP]
剪切弹性模量 G 弹性模量 E
圆柱螺旋扭转弹簧计算
（°） （°）
8.372 11.025
Ψn=Ψ '*Mn
Ψj=Ψ '*Mj
公式
Ψ
'=(3667*
20 在1N.mm扭矩作用下单圈扭转角Ψ' （°） 0.014 D)/(E*d^ 4)=Ψ
n/Mn l=((π
21 弹簧单圈展开长度 l
mm
37.68
*D)^2*t^ 2)^(1/2)
≈π*D
参数计算 22 有效圈数 n
26 最小工作扭矩下扭转角 φ1
弹簧基础知识培训
弹簧基础知识一、弹簧的定义、作用、类型:1．弹簧的定义：弹簧是一种机械零件，它利用材料的弹性和结构特点，在工作时产生变形，把机械功或动能转变为变形能(位能），或把变形能（位能）转变为机械功或动能。
2．弹簧的作用：（1)减震（2)控制运动（3）测量器材的衡定(4）储存能量3．弹簧的基本特性（1）刚度：载荷与变形的关系(单位变形量所产生的载荷）. 单位是：N/mm 柔度：单位载荷下产生的变形量. 它与刚度成反比（2)弹簧的变形能（变形所储存的能量，储存-—转换--释放）（3）自振频率（4)弹簧受迫振动的振幅。
4。
弹簧的类型4．1 圆柱螺旋弹簧圆截面材料圆柱螺旋压缩弹簧矩形截面材料圆柱螺旋压缩弹簧扁截面材料圆柱螺旋压缩弹簧不等节距圆柱螺旋弹簧多股螺旋弹簧圆柱螺旋拉伸弹簧圆柱螺旋扭转弹簧4．2 非圆柱螺旋弹簧截锥螺旋弹簧中凹形螺旋弹簧中凸形螺旋弹簧组合螺旋弹簧非圆形螺旋弹簧4．3 其它类型弹簧线成型片弹簧……..二、常用的名词诠释。
1．工作负荷：弹簧工作过程中承受的力和扭距。
2．弹簧刚度：单位变形量所产生的负荷.3．弹簧柔度:单位工作负荷下所产生的变形量。
4．初拉力：密圈螺旋拉伸弹簧在冷卷时形成的内应力，其值为弹簧开始产生拉伸变形时所需的作用力。
5．自由高度（长度）：弹簧无负荷时的高度（长度）.6．压并高度：压缩弹簧压至各圈接触时的理论高度。
7．总圈数：沿螺旋轴线两端间的螺旋圈数。
8．有效圈数:（工作圈数）计算弹簧刚度时的圈数.9．支承圈数：弹簧端部用于支承或固定的圈数。
10．弹簧中径：弹簧内径和外径的平均值.11．节距：螺旋弹簧两相邻有效圈截面中心线的轴向距离.12．间距：(坑距)螺旋弹簧两相邻有效圈轴向间距。
13．旋绕比:弹簧中径与线径的比值。
14．高径比:螺旋压缩弹簧自由高度与中径的比值.15．立定处理：将热处理后的压缩弹簧压缩到工作极限负荷下的高度或压并高度（拉伸到弹簧工作极限下的长度，扭转到工作极限扭转角）一次或多次短暂压缩（拉伸或扭转）以达到稳定弹簧几何尺寸的主要目的的一种工艺方法.（定型）16．强压（拉、扭）：将弹簧压缩（拉、扭）至弹簧材料表层产生有益的工作应力反向残余力,以达到提高弹簧承载能力和稳定几何尺寸的一种工艺方法。