普通圆柱螺旋压缩弹簧
圆柱螺旋压缩弹簧设计计算
圆柱螺旋压缩弹簧设计计算
1弹簧概述
圆柱螺旋弹簧是一种可以按照预定位置进行压缩和伸展的机械元件。
它的主要工作原理是将弹簧的两端分别连接在工作件的两端，弹簧变形时，工作件间的距离被改变；利用弹簧的可变性，当工作件需要设置一定间距时，可以使用弹簧，并可以满足精确的形变要求。
圆柱螺旋弹簧的特性很好，承纹角小，可以多轴同时变形，在轴向应力不太大的条件下，可以有
效地使用，在结构上适合各种应用
2弹簧参数计算
弹簧参数的计算是设计正确的圆柱螺旋弹簧所必需的，在计算弹簧时
首先要确定弹簧使用条件和负荷要求，并根据弹簧使用条件和负荷要求来
确定弹簧的型号。
根据弹簧负荷要求，将弹簧负荷转换成英制规格，以确
定弹簧型号和尺寸。
弹簧参数的计算，需要计算弹簧的有效长度、外径、圈数、活塞杆直径、层数、压缩力等参数，以确定弹簧的规格参数。
（1）计算有效长度。
弹簧的有效长度是指在不受外力拉伸的前提下，利用圆柱螺旋形弹片，在满足圆柱螺旋弹簧基本设计要求的情况下，能在满足有效力应用要求的
条件下形变的螺线线的长度。
有效长度L0＝L-2H-D0。
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)
圆柱螺旋压缩弹簧设计计算
圆柱螺旋压缩弹簧设计计算第一步：确定弹簧的工作环境和要求在设计圆柱螺旋压缩弹簧之前，首先需要确定弹簧的工作环境和所要承受的力的要求。
例如，需要知道弹簧的工作温度、工作介质、所承受的压力等信息。
第二步：选择弹簧材料弹簧的选择对于弹簧的性能影响很大。
弹簧材料通常有钢材、不锈钢等。
根据不同的工作环境和要求，选择适合的弹簧材料。
材料的选择应考虑到弹簧的强度、耐腐蚀性能、疲劳寿命等因素。
第三步：计算弹簧的刚度弹簧的刚度是弹簧的重要性能之一，它决定了弹簧的变形程度和承受的载荷。
弹簧的刚度可以通过胡克定律计算得到。
胡克定律表明，弹簧的变形与受力呈线性关系，即F=kx，其中F是弹簧的受力，k是弹簧的刚度，x是弹簧的变形量。
根据胡克定律，可以计算出弹簧的刚度。
第四步：计算弹簧的自由长度弹簧的自由长度是指弹簧未受任何外力作用时的长度。
为了计算弹簧的自由长度，需要知道弹簧的线径、直径、螺距和圈数。
自由长度可以通过以下公式计算得到：Lf=(N+1)*d其中，Lf是弹簧的自由长度，N是弹簧的圈数，d是弹簧的螺距。
第五步：计算弹簧的工作长度弹簧的工作长度是指弹簧在工作状态下的长度。
工作长度可以通过以下公式计算得到：Lw = Lf - deltaL其中，Lw是弹簧的工作长度，deltaL是弹簧在工作状态下的变形量。
第六步：根据所要承受的力和弹簧的刚度，计算出弹簧的变形量根据弹簧的刚度和所要承受的力，可以计算出弹簧的变形量。
变形量可以通过以下公式计算得到：deltaL = F / k其中，deltaL是弹簧的变形量，F是所要承受的力，k是弹簧的刚度。
第七步：根据弹簧的变形量和工作长度，计算出弹簧的初始长度通过弹簧的变形量和工作长度，可以计算出弹簧的初始长度。
初始长度可以通过以下公式计算得到：L0 = Lw + deltaL其中，L0是弹簧的初始长度，Lw是弹簧的工作长度，deltaL是弹簧的变形量。
第八步：根据弹簧的刚度和所要承受的力，计算出弹簧的刚度系数根据弹簧的刚度和所要承受的力，可以计算出弹簧的刚度系数。
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。
GB-T 1239
中华人民共和国国家标准冷卷圆柱螺旋压缩弹簧技术条件代替主题内容与适用范围引用标准钢的脱碳层深度显微测定法金属洛氏硬度试验方法圆柱螺旋弹簧抽样检查弹簧术语阀门用油淬火回火铬钒合金弹簧钢丝硅青铜线锡青铜线铍青铜线炭素弹簧钢丝琴钢丝阀门用油淬火回火碳素弹簧钢丝油淬火回火碳素弹簧钢丝油淬火回火硅锰合金弹簧钢丝阀门用油淬火回火铬硅合金弹簧钢丝机械制图弹簧画法硅锰弹簧钢丝铬钒弹簧钢丝阀门用铬钒弹簧钢丝铬硅弹簧钢丝弹簧用不锈钢丝产品分类弹簧结构型式分类见表中华人民共和国机械电子工业部批准实施技术要求产品应符合本标准的要求并按经规定程序批准的产品图样及技术文件制极限偏差的等级弹簧特性与尺寸的极限偏差分为三个等级各项目的等级应根据使用需要分别独立选永久变形将弹簧成品用试验负荷压缩三次后其永久变形不得大于自由高度的弹簧特性及极限偏差弹簧特性弹簧特性应符合条需要合条在指定高度的负荷变形量应在试验负荷下变形量的要求级精度在指定高度负荷下的变形量应在以上试验负荷测定弹簧特性时以弹簧上允许承载的最大负荷作为试验试验应力测定弹簧特性上允许承载的最大应力作为试验弹簧刚度在特殊需要时采试验负荷下变形量的弹簧特性的极限偏差指定高度时的负荷的弹簧刚度极限偏差按表弹簧特性的极限偏差根据供需双方以不对称使不尺寸及极限偏差弹簧外径或内径弹簧外径或内径的极限偏差按表外径为径为内径为表表自由高度弹簧自由高度的极限偏差按表当弹簧有特性要求度作为表总圈数总圈数的极限偏差按表规定当弹簧有特性要求圈数作为表圈弹簧尺寸的极限偏差必要时可以不对称使不垂直度两端面经过磨削状态轴心线对两端面的垂直度按表表节距等节距的弹簧在压缩到全变形量的正常节距圈不得压并高度弹簧的压并高度原则上不规定但对端面磨削约圈需要规定压并高度算的值作为最大式中并高度圈数最大直径的最大端面磨削两端圈并紧并磨平的弹簧支承圈磨平部分大于或等于粗糙度不大于端头厚度不小于外观弹簧表面应得有肉眼可见的允许有深度不大于钢丝直径公差之半的个别小伤痕存材料弹簧材料应采用表需用其他材料方商表弹簧材料必须有材料制造厂的检验质量弹簧制造厂复验合格后方可使用弹簧材料的质量应符合相应材料标准的有关热处理弹簧一般在成形后进行去应力退火硬度不允许不进行去应力退火用硬状态的青铜线冷卷的弹簧需进行去应力退火硬度不弹簧应进行时需处理次数不得超过次数不其硬度范围内选取特殊情况硬度值可扩大用退火冷硬铍青铜线冷卷的弹簧须经淬火时效处次数不得超过效次数不经处理的冷卷弹簧金相组织应符合有关脱碳经处理素比原材料标准规定的脱碳层深度再增加材料直径的表面处理弹簧表面处理要应在产品图样层为与镉镀后应进行去氢处其他要求根据需要使用单位可在图样中对弹簧规定下列要求立定压处理和加温强压处理喷丸处理探疲劳弹簧有特殊技术要求方协议检查与试验方法永久变形将弹簧成品用试验负荷压缩量第二次与第三次压缩后的自由高度变化值弹簧特性将弹簧压缩一次到试验负荷后进行试验负荷根据表规定的试验应力计出的负荷比压并负荷大以压并负荷作为试验负荷表试验负荷用式中弹簧中弹簧特性的测量在精度不低于上直径弹簧直径用通用或专用量具测自由高度用通用或专用量具测测量弹簧最高自重影响自由高度时在水平方向测垂直度用平板和宽座角尺测外圆母线对端面的垂直度在无负荷状态对宽座角尺自转一周后再检查另一头至圈处考核相邻第二量垂直度的最大值图图外观弹簧外观质量的检查采用目测或用倍放大镜热处理经处理的弹簧脱碳层深度和金相组织的检查采用抽样或试硬度按脱碳按疲劳试验按图样或协议规定弹簧表面防腐处理按有关标准或技术文件进行检验规则产品的验收抽样检查按弹簧其他项目的检验按本标准第章的各有关弹簧在包装前应进行防锈后用结实不透水的中性纸或塑料袋包装后装入包装盒根据使用单位要求也可采用其他包装方弹簧应包装可量不超过可根据需要用集装箱运输包装箱内应附有产品合格证包括下列内容制造厂名称产品名型及零制造日期或生产批号技术检查部门包装箱外部应标明制造厂名标及厂址产品名型及零件毛重收货单位及地址轻放怕湿等标记出厂产品应贮存在通风和干燥的仓库在正常保管情况出厂之日起个月不锈对标与贮存有方协议附录材料抗拉强度表续表表表附加说明本标准由机械电子工业部机械标准化研究所归口本标准由机械电子工业部机械标准化弹簧研究所负本标准主要。
圆柱压缩弹簧的参考标准
圆柱压缩弹簧标准圆柱压缩弹簧标准，东莞弹簧厂，压缩弹簧设计加工厂家，可根据客人要求设计加工各种类压力弹簧，压簧种类多，采用进口材料精密加工，力度稳定，寿命持久。
圆柱压缩弹簧的国标标准有：GB/T 1239.2－1989 冷卷圆柱螺旋压缩弹簧技术条件GB/T 1239.3－1989 冷卷圆柱螺旋扭转弹簧技术条件GB/T 1239.4－1989 热卷圆柱螺旋弹簧技术条件GB/T 1239.6－1989 圆柱螺旋弹簧设计计算GB/T 1973.1－1989 小型圆柱螺旋弹簧技术条件GB/T 1973.2－1989 小型圆柱螺旋拉伸弹簧尺寸及参数GB/T 1973.3－1989 小型圆柱螺旋压缩弹簧尺寸及参数GB/T 2087－2001 圆柱螺旋拉伸弹尺寸及参数（半圆钩环型）GB/T 2088－1997 圆柱螺旋拉伸弹（圆钩环压中心型）尺寸及参数GB/T 2089－1994 圆柱螺旋压缩弹簧（两端并紧磨平或锻平型）尺寸及参数GB/T 4142－2001 圆柱螺旋拉伸弹尺寸及参数（圆钩环型）GB/T 2785－1988 内燃机气门弹簧技术条件GB/T 2940－1982 柴油机用喷油泵、调速器、喷油器弹簧技术条件GB/T 4036－1983 手表发条GB/T 4037－1983 手表游丝GB/T 1972－2005 碟形弹簧GB/T 10867－1989 弹簧减振器GB/T 13828－1992 多股圆柱螺旋弹簧GB/T 9296－1988 地弹簧GB/T 1805－2001 弹簧术语GB/T 1358－1993 圆柱螺旋弹簧尺寸系列JB/T 6655－1993 耐高温弹簧技术条件JB/T 10416－2004 汽车悬架用螺旋弹簧技术条件JB/T 10417－2004 摩托车减震弹簧技术条件JB/T 10418－2004 气弹簧设计计算JB/T 6653－1993 扁钢丝圆柱螺旋压缩弹簧JB/T 6654－1993 平面涡卷弹簧技术条件。