圆柱弹簧设计汇总
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---=。
圆柱螺旋弹簧设计计算表
圆柱螺旋弹簧设计计算表
4 - 16
外径Demax. 350 mm工作线圈数nmin. 3比
率b/h1:5 - 5:1自由长度L0max. 1500 mm长细
比L0/D1 - 15间距p(0.2 - 0.4) D - 无预压弹簧
弹簧收尾设计
.
A =半圈
B = 整圈
C = 侧面整圈
D =双扭曲整圈
E = 侧面双扭曲整圈
F = 内部整圈
G =. 提高的挂勾H = 侧面提高的挂勾L = 锥形旋转小圈收尾I = 小圈J = 侧面小圈K = 倾斜的整圈
M = 锥形旋转螺栓收尾N = 螺丝状收尾O = 螺丝状束缚收尾
拉伸弹簧通常使用几种不同高度和特性的挂钩来固定（A..J）。
从技术角度讲，固定挂钩是最好的解决方案，但是，这也带来弹簧负载的一些确定问题。
弹簧负载带给挂钩集中的负载应力，该负载应力可能明显地高于弹簧线圈所计算的应力。
针对在挂钩中产生的弯曲应力，小圈（类别 I, J）或双圈（类别 D, E）是最佳方案。
针对由线变成线圈所产生的集中的扭转应力，侧边整圈（类别 C,E,I）是最佳方案。
对于挂钩的独立设计，以下挂钩高度值指定如下：
热成型弹簧，方形线圈弹簧以及循环负载弹簧通常无弹簧卡钩使用(M..O. design)。
无固定挂钩弹簧使用边缘线圈固定，弹簧功能变形中线圈间距不会变化。
圆柱弹簧的设计计算
圆柱弹簧的设计计算圆柱弹簧是一种常见的弹性元件，通常用于机械装置和工具中。
它的设计计算是根据弹簧的工作负载和材料特性来进行的。
本文将详细介绍圆柱弹簧的设计计算过程及注意事项。
首先，设计计算的第一步是确定弹簧的工作负载。
弹簧的工作负载是指它所要承受的力或变形。
根据工程需求，我们需要确定弹簧承受的最大力和变形程度。
最大力通常是指弹簧所承受的静载或动载，而变形程度则是指弹簧的线材变形量。
这两个参数将成为后续计算的基础。
接下来，我们需要选择适当的弹簧材料。
弹簧材料应具备较高的弹性模量和耐久性，以确保弹簧在工作条件下不会发生塑性变形或断裂。
常用的弹簧材料有钢、不锈钢和合金钢等。
根据应用需求和弹簧所承受的最大力，我们可以选择适当的弹簧材料。
在选择弹簧材料后，我们需要计算弹簧的弹性常数。
弹性常数是指单位长度的弹簧线材在单位力下的变形量。
弹性常数可以根据弹簧线材的杨氏模量和截面形状来计算。
对于圆柱弹簧来说，弹性常数可以用以下公式进行计算：k=(G*d^4)/(8*D^3*n)其中，k是弹簧的弹性常数，G是弹簧线材的剪切模量，d是弹簧线材的直径，D是弹簧线材的直径和弹簧的外径之和，n是弹簧的圈数。
接下来，我们需要计算弹簧的刚度。
弹簧的刚度是指单位力下弹簧的变形量。
根据钩-氏定律，弹簧的刚度可以用以下公式计算：F=k*x其中，F是施加在弹簧上的力，k是弹簧的弹性常数，x是弹簧的变形量。
设计计算的最后一步是根据弹簧的刚度和工作负载来确定弹簧的尺寸。
根据弹簧的工作负载，我们可以确定所需的弹簧刚度。
然后，通过选择合适的材料和截面形状，我们可以计算出弹簧线材的直径和弹簧的外径。
此外，还需要考虑弹簧的几何形状和细节设计。
在设计过程中，还应注意以下几点：1.弹簧的刚度应能满足所需的负载要求，并在给定范围内调整。
2.弹簧的线材应具备足够的强度，以防断裂或塑性变形。
3.弹簧的圈数应满足实际应用需求，以确保弹簧在工作过程中具有足够的变形量。
圆柱螺旋压缩弹簧的设计计算
圆柱螺旋压缩弹簧的设计计算以下是一份关于圆柱螺旋压缩弹簧设计计算的大致内容：1.弹簧几何参数的确定：-外径（D）：根据弹簧所需的工作空间和装配尺寸确定。
-内径（d）：通常选择减径比为0.15~0.25，具体值视实际情况而定。
-有效圈数（n）：根据工作压缩量和弹簧的高度限制确定。
-线径（d）：根据所需工作荷载、弹簧材料和工作条件的选择，根据公式d=16√F/nG确定。
2.弹簧材料的选择：-弹簧材料需要具备一定的弹性和抗疲劳性能。
-常用材料有高碳钢、合金钢、不锈钢等，根据工作条件及要求进行选择。
-注重耐腐蚀性、耐高温性以及材料的可加工性等特性。
3.力学计算：- 计算弹簧的刚度系数（K）：K=F/delta，在设计时需要考虑弹性系数的合适取值。
也可通过试验进行测定。
- 计算弹簧的自由长度（Lo）：L0=(l-delta)/n-根据实际工作条件确定压缩量和最大工作压力等参数。
4.应变和应力的计算：-根据弹簧的受力情况，计算每个弹簧环的应变和应力，并进行验证。
- 弹簧环的应变应力计算公式：sigma = F/A, epsilon = (delta - delta_0)/h。
-其中，A为截面面积，h为每圈弹簧环的高度。
5.强度验证：-根据所选材料的特性和弹簧的工作条件，进行强度验证。
-检查弹簧是否满足弹性限制、屈曲限制和疲劳限制等要求。
-通过有限元分析和试验等方法进行验证。
6.弹簧的热处理和表面处理：-根据弹簧材料的要求和工作环境进行热处理，如淬火、回火等。
-对于特殊要求的弹簧，可能需要进行表面处理，如电镀、喷涂等。
7.弹簧的装配和检验：-弹簧装配时需注意其方向，以及与周围零件的配合要求。
-弹簧经过设计和制造后，需要进行功能和质量的检验，确保其能够稳定工作。
这仅仅是一个简单的大致设计计算步骤，实际的设计过程中还需要考虑到更多详细的参数和因素，如温度、摩擦系数、阻尼等等。
同时，还需要结合实际项目需求、制造工艺、经验和实验等方法进行综合评估和调整。
圆柱螺旋弹簧的参数
圆柱螺旋弹簧的参数摘要：一、圆柱螺旋弹簧的基本几何参数二、圆柱螺旋弹簧的设计参数三、圆柱螺旋弹簧的应用范围四、圆柱螺旋弹簧的选用与安装正文：一、圆柱螺旋弹簧的基本几何参数圆柱螺旋弹簧是一种标准形的压缩弹簧，其具有的基本几何参数如下：1.弹簧线径（d）：即弹簧线的直径；2.心轴最大直径（s）：工业应用中弹簧轴的最大直径，通常公差为2%；3.内径（di）：即簧圈的内直径，通常公差为2%；4.外径（de）：即簧圈的外直径，dedi2d，通常公差为2%；5.最小孔径（h）：弹簧正常工作状态下所需通过的最小孔径。
二、圆柱螺旋弹簧的设计参数圆柱螺旋弹簧的设计参数包括以下内容：1.簧丝直径（d）：制造弹簧的钢丝直径；2.弹簧外径（d0）：弹簧的最大直径；3.弹簧内径（d1）：弹簧的最小直径，d1 等于d 减2d；4.弹簧中径（d2）：弹簧的平均直径，d2d-d；5.节距（t）：除两端支承圈外，相邻两圈的轴向距离；6.有效圈数（n）：为使压缩弹簧工作时放置平稳、受力均匀，制造时会将弹簧两端并紧且磨平。
并紧磨平的部分只起支承作用，故称为支承圈，弹簧的有效圈数等于总圈数减去支承圈数；7.支承圈数（n2）：弹簧两端并紧且磨平的部分所形成的圈数；8.总圈数（n1）：弹簧的总圈数。
三、圆柱螺旋弹簧的应用范围圆柱螺旋弹簧广泛应用于各种机械设备、仪器仪表、汽车、摩托车等领域，主要用于减震、防抖、调节压力、控制机构运动等。
四、圆柱螺旋弹簧的选用与安装在选择圆柱螺旋弹簧时，需要考虑以下因素：工作环境、负荷、工作温度、弹簧刚度等。
在选择弹簧材料时，需要根据工作环境、负荷、工作温度等因素选择合适的弹簧钢丝。
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)。
普通圆柱螺旋压缩及拉伸弹簧的结构尺寸（mm）计算公式质量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。
右图a中的H0是压缩弹簧在没有承受外力时的自由长度。
弹簧在安装时，通常预加一个压力F min，使它可靠地稳定在安装位置上。
F min称为弹簧的最小载荷(安装载荷)。
在它的作用下，弹簧的长度被压缩到H1其压缩变形量为λmin。
F max为弹簧承受的最大工作载荷。
在F max作用下，弹簧长度减到H2，其压缩变形量增到λmax。
λmax与λmin的差即为弹簧的工作行程圆柱螺旋压缩弹簧的特性曲线h,h=λmax-λmin。
F lim为弹簧的极限载荷。
在该力的作用下，弹簧丝内的应力达到了材料的弹性极限。
圆-钢丝圆柱螺旋弹簧设计计算例题
圆钢丝圆柱螺旋弹簧设计计算例题三、设计计算结果汇总：1、设计计算数据见表1表1 设计计算参数汇总表2、弹簧工作图样图1弹簧工作图技术要求a．弹簧端部形式：YI冷卷压缩弹簧；b．总圈数：n1 = 6.0圈；c．有效圈数：n = 4.0圈；d．旋向：右旋；e．强化处理：喷丸和立定处理；f．喷丸强度0.3 A ～ 0.45A，表面覆盖率大于90%；g．表面处理：清洗上防锈油；h．制造技术条件：其余按GB/T 1239.2二级精度。
2) 圆钢丝圆柱螺旋拉伸弹簧设计计算例题例2 :设计一拉伸弹簧，循环次数N =1.0×105次。
工作负荷F =160N,工作负荷下变形量为22mm，采用LⅢ圆钩环，外径D2=21mm。
一、题解分析：a)此拉伸弹簧要求循环次数N = 1.0×107次，由此说明弹簧是按有限寿命设计；b)题设给出了最大工作负荷及对应变形量：c)端部结构采用LⅢ圆钩环，即为圆勾环扭中心；d)弹簧外径D2 = 21mm。
二、解题方法：由以上分析可知，本题中未给出自由高度，说明自由高度可在满足其它条件下按实际计算而定，显然，本题是按表1中第一个设计计算条件及要求给出的。
方法1：严格设计法1）材料选取，根据弹簧使用的疲劳寿命要求，我们可选重要用途的碳素弹簧钢丝E 组别的钢丝，根据弹簧手册P345表10-16查得材料抗拉强度d b ln 3582072-=σ即本讲公式（2）中的 a = 2072；b = -358 从分析可知本弹簧按有限寿命使用，即由表3查得试验切应力的强度系 数为0.5×0.8 = 0.40即：b S στ4.0=；许用切应力系数36.08.045.0=⨯=κ即：b κστ=][ 2） 把题中给定的D = 21mm;F = 160N 及以上所选取的材料所查找的有关强度许用应力系数a = 2072；b = -358; 及36.0=κ代入本讲公式（2）：0)2)(ln ()08.054.64(2322222≤-+-+-d d D d b a d d D D F πκ化简得：05644808.439486.25)ln 35.849897.49185()ln 37.80938.4684(234≤+-+---d d d d d d解得：d ＞2.43 mm 取：d = 2.5mm ；此时，材料抗拉强度)5.2ln(3582072-=b σ=1744Mpa 而查标准附录7—表7.1得b σ= 1680Mpa ； 由此可见相对误差不到3.9%完全满足GB/5311标准的范围，因为标准给出的值按最低值给出。
圆柱螺旋压缩弹簧设计计算
% 圆柱螺旋压缩弹簧设计计算% M文件中的表16-3和表16-5见参考文献[1]% 已知条件：最小和最大弹簧载荷、工作行程、剪切弹性模量、许用应力、最小内径F1=500;F2=1200;h=60;G=7.85e4;sigma=1420;D1_min=50;% 1-按照强度条件确定弹簧丝直径% 由于弹簧丝材料强度与它的直径相关，需要采用试算法ds=input(' 试选弹簧丝直径(mm) ds = ');sigma_b=input(' 按照表16-3，选择弹簧丝强度极限(MPa) sigma_b = ');tau_p=0.45*sigma_b;fprintf(' 许用剪切应力tau_p = %3.4f MPa \n',tau_p);Cj=D1_min/ds+1;fprintf(' 计算弹簧指数Cj = %3.4f \n',Cj);C=input(' 按照表16-5，选择弹簧指数C = ');Kq=(4*C-1)/(4*C-4)+0.615/C;fprintf(' 计算曲度系数Kq = %3.4f \n',Kq);dj=sqrt(8*Kq*F2*C/(pi*tau_p));fprintf(' 计算簧丝直径dj = %3.4f mm \n',dj);if dj>dsdisp ' 不安全，需要重选弹簧丝直径'elsedisp ' 安全'd=ds; % 确定弹簧丝直径end第1次试算：试选弹簧丝直径(mm) ds = 6按照表16-3，选择弹簧丝强度极限(MPa) sigma_b = 1420许用剪切应力tau_p = 639.0000 MPa计算弹簧指数Cj = 9.3333按照表16-5，选择弹簧指数C = 9计算曲度系数Kq = 1.1621计算簧丝直径dj = 7.0721 mm不安全，需要重选弹簧丝直径第2次试算：试选弹簧丝直径(mm) ds = 7按照表16-3，选择弹簧丝强度极限(MPa) sigma_b = 1370许用剪切应力tau_p = 616.5000 MPa计算弹簧指数Cj = 8.1429按照表16-5，选择弹簧指数C = 8计算曲度系数Kq = 1.1840计算簧丝直径dx = 6.8520 mm安全% 2-按照刚度条件确定弹簧工作圈数Kj=(F2-F1)/h;fprintf(' 计算弹簧刚度Kj = %3.4f N/mm \n',Kj);nj=G*d/(8*C^3*Kj);fprintf(' 计算弹簧圈数nj = %3.4f \n',nj);n=input(' 选取弹簧工作圈数n = ');n2=input(' 选取弹簧支承圈数n2 = ');n1=n+n2;fprintf(' 弹簧总圈数n1 = %3.4f \n',n1);% 计算弹簧的刚度和变形量Kp=G*d/(8*C^3*n);f1=F1/Kp;f2=F2/Kp;fprintf(' 弹簧实际刚度Kp = %3.4f N/mm \n',Kp);fprintf(' 弹簧最小变形量f1 = %3.4f mm \n',f1);fprintf(' 弹簧最大变形量f2 = %3.4f mm \n',f2);计算结果：计算弹簧刚度Kj = 11.6667 N/mm计算弹簧圈数nj = 11.4990选取弹簧工作圈数n = 12选取弹簧支承圈数n2 = 2弹簧总圈数n1 = 14.0000弹簧实际刚度Kp = 11.1796 N/mm弹簧最小变形量f1 = 44.7243 mm弹簧最大变形量f2 = 107.3383 mm% 3-弹簧稳定性校核D2=C*d;fprintf(' 弹簧中径D2 = %3.4f mm \n',D2);delta=input(' 选取相邻两圈弹簧丝间隙系数delta = ');t=(1+delta)*d+f2/n; % 圆柱螺旋压缩弹簧fprintf(' 弹簧节距t = %3.4f mm \n',t);Y=input(' 选取弹簧端部结构类型Y = '); % 弹簧端部结构类型:1或是2if Y==1H0=n*t+(n2-0.5)*d;elseif Y==2H0=n*t+(n2+1)*d;endfprintf(' 弹簧自由高度H0 = %3.4f mm \n',H0);b=H0/D2;fprintf(' 弹簧高径比 b = %3.4f \n',b);% 采用3次样条插值确定圆柱螺旋弹簧不稳定系数CbDBZC=input(' 选取弹簧端部支承类型DBZC = '); % 弹簧端部支承类型:1、2、3 switch DBZCcase 1 % 1-弹簧两端固定支承bx=[5.3 5.4 5.5 5.75 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 10];Cby=[0.80 0.65 0.60 0.45 0.40 0.325 0.265 0.225 0.19 0.165 0.145 0.125];case 2 % 2-弹簧一端固定、一端自由支承bx=[3.7 3.85 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 8 9 10];Cby=[0.80 0.60 0.50 0.31 0.24 0.20 0.17 0.15 0.13 0.105 0.08 0.075];case 3 % 3-弹簧两端自由支承bx=[2.6 2.8 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 7 8 9 10];Cby=[0.8 0.5 0.4 0.27 0.21 0.15 0.12 0.09 0.075 0.05 0.04 0.03 0.025]; endCb=interp1(bx,Cby,b,'spline'); % 3次样条插值fprintf(' 弹簧不稳定系数Cb = %3.4f \n',Cb);% 绘制圆柱螺旋弹簧不稳定系数Cb线图plot(bx,Cby,'ro',bx,Cby);grid on;xlabel('\bf\it b');ylabel('\bf\it Cb');title('\bf 弹簧不稳定系数线图');switch DBZCcase 1gtext('\bf 1-弹簧两端固定支承')case 2gtext('\bf 2-弹簧一端固定、一端自由支承')case 3gtext('\bf 3-弹簧两端自由支承')endFc=Cb*Kp*H0;fprintf(' 弹簧稳定临界载荷Fc = %3.4f N \n',Fc);if Fc<F2disp ' 弹簧工作不稳定，需要改变参数或是加装导向装置'elsedisp ' 弹簧工作稳定'end计算结果：弹簧中径D2 = 56.0000 mm选取相邻两圈弹簧丝间隙系数delta = 0.15弹簧节距t = 16.9949 mm选取弹簧端部结构类型Y = 1弹簧自由高度H0 = 214.4383 mm弹簧高径比 b = 3.8293选取弹簧端部支承类型DBZC = 3弹簧不稳定系数Cb = 0.2278弹簧稳定临界载荷Fc = 546.0792 N弹簧工作不稳定，需要改变参数或是加装导向装置。
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圆柱弹簧设计汇总
一,圆柱螺旋压缩弹簧各部分名称及尺寸关系
此图为圆柱螺旋压缩弹簧各部分尺寸,图中尺寸的意义如下
1. 簧丝直径d 弹簧的钢丝直径（俗称线径或线径）
2. 弹簧外径D 弹簧的最大直径（俗称大径,也有的公司用OD来表示外径,知道就好,不要学这种坏习惯）
3. 弹簧内径D1弹簧的最小直径(俗称小径,也有的公司用ID来表示内径,知道就好,不要学这种坏习惯）
4. 弹簧中径D2弹簧的平均直径(俗称中心径,也有的公司用Dcen来表示外径,知道就好,不要学这种坏习惯）
5. 节距t 除两端支撑圈外,弹簧上相邻两圈在相对应两之间的轴向距离
6. 弹簧圈数弹簧圈数共有三种,即有效圈数n,支撑圈n2,和总圈数n1.
7. 自由高度H0 弹簧在不受外力时的高度（或长度），H0=nt+(n2-0.5)d 当然弹簧的参数远远不只这些，像一些疲劳特性计算,有效寿命的计算, 载荷与变形屈服曲线,弹簧刚度有限元分析等,在扫盲班中就不做解释了,放在后面提高班中再介绍.
接下来简单介绍一下弹簧的加工艺:
我们常用碳素弹簧钢、合金弹簧钢、不锈弹簧钢以及铜合金、镍合金和橡胶等材料来制作弹簧。
弹簧的制造方法有冷卷法和热卷法。
弹簧丝直径小于8毫米的一般用冷卷法，大于8毫米的用热卷法。
有些弹簧在制成后还要进行强压或喷丸处理，可提高弹簧的承载能力。
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)
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
具体的计算过程我就不多讲了，毕竟大家都不是小学生了~
而此题也没有标准答案，只要是符舍设计要求的都行。
我们可以随意改变弹簧线径，有效圈数，自由高度，内径等参数来调整弹簧作用力。
最后我们来一起赏析下lystrung 兄弟的分析&计算过程：
1、选择弹簧材料，常用普通弹簧一般选择70#钢或65Mn,在此选择65Mn；
2、确定弹簧最小线径：
曲度系数：K=4C-1/(4C-4)+0.615/C
K=23/20+(0.615/6)=1.2525
确定弹簧最小线径：
3、确定弹簧有效圈数：
弹簧刚度：k=F/y=280*9.8/1000*5=0.5488N/mm
假设线径d=0.8mm，中径D2=13mm
查表：材料切变模量(材料弹性系数)：G=80000N/mm2
有效圈数：n=G*d4/8*D23*k=80000*0.84/8*133*0.5488=3.4
总圈数N=5
4、作出图纸：
首先说下弹簧设计的2个最基本的公式：
1.弹簧常数K：单位kg/mm
2.彈簧作用力P：单位g
说明：G(弹性系数)：对不同材料，可以查资料（不锈钢304为7000 kg/mm2）
d(线径)
OD(外径)
Dcen(中心径)：OD-d
Nc(有效圈数)：总圈数-2
L(作用长度)：预压长度+作用行程
当然做好一个要求高的压缩弹簧，要考虑的远不止这些，要考虑弹簧处理后应力的
变化、摩擦力影响等等因素。
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原题的要求，附图片：
1.压缩弹簧被用在一个装配件里，里面的为塑料件。
塑料件和弹簧相配合的直径为
8.4mm。
2.装配好后，在不受外力的情况下，弹簧的长度为10mm。
3.在受外力270-280g的情况下，弹簧的长度为为5mm，也就是说弹簧作用行程也为
5mm。
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分析上面的2个基本公式：
1.G((弹性系数)是通过选材料可以确定的。
（我用的不锈钢304）
2.d(线径)怎么选取呢？我们假想下，如果选d=1的话，那么弹簧的圈数就不能超过6圈（保守的圈数），因为在280g力压紧后，空间高只有5 mm（6圈*1=6 mm），会产生矛盾干涉。
所以根据以往画弹簧经验，这里我就取d=0.6，（直径太细影响受力，就不取d=0.3了），那么同时确定弹簧的总圈数=7圈，Na有效圈数为5圈，符合弹簧受力的要求（个人认为圈数太少也会影响受力），弹簧压紧后的高度=7圈*0.6=4.2 mm，小于5 mm，符合设计意图。
3.OD(外径) 怎么选取呢？根据图纸，塑料件和弹簧相配的直径为8.4mm，所以取弹簧的内径为9 mm（不松也不紧）那么OD =9+0.6*2=10.2mm
4.Dcen(中心径)= OD-d=10.2-0.6=9.6 mm
5.Na (有效圈數)：上面确定线径的时候已经确定了Na=7-2=5圈（两头有2圈是并齐的，就不多说了）
综合上面所叙述，弹簧常数K就可以算出来了
K=7000*0.6^4/8*9.6^3*5=0.0256Kg/mm=25.6g/mm (代入公式1就OK了)
那么弹簧常数K出来了，代入公式2就可以算得L=P/K=10.93≈11 mm
因为L=预压长度+作用行程所以预压长度=L-作用行程=11-5=6mm
得出结论：弹簧的自由长度=预压长度+预压载荷时的长度=6+10=16mm。