行李箱扭簧设计计算方法
弹簧计算公式(压簧、拉簧、扭簧弹力)
压簧、拉簧、扭簧弹力计算公式压力弹簧压力弹簧的设计数据，除弹簧尺寸外，更需要计算出最大负荷及变位尺寸的负荷；·弹簧常数：以k表示，当弹簧被压缩时，每增加1mm距离的负荷(kgf/mm)；·弹簧常数公式（单位：kgf/mm）：G=线材的钢性模数：琴钢丝G=8000，不锈钢丝G=7300，磷青铜线G=4500 ，黄铜线G=3500d=线径Do=OD=外径Di=ID=内径Dm=MD=中径=Do-dN=总圈数Nc=有效圈数=N-2弹簧常数计算范例:线径=2.0mm , 外径=22mm , 总圈数=5.5圈 ,钢丝材质=琴钢丝拉力弹簧的 k值与压力弹簧的计算公式相同·拉力弹簧的初张力：初张力等于适足拉开互相紧贴的弹簧并圈所需的力，初张力在弹簧卷制成形后发生。
拉力弹簧在制作时，因钢丝材质、线径、弹簧指数、静电、润滑油脂、热处理、电镀等不同，使得每个拉力弹簧初始拉力产生不平均的现象。
所以安装各规格的拉力弹簧时，应预拉至各并圈之间稍为分开一些间距所需的力称为初张力。
·初张力=P-（k×F1）=最大负荷-（弹簧常数×拉伸长度）·弹簧常数：以 k 表示,当弹簧被扭转时，每增加1°扭转角的负荷 (kgf/mm).·弹簧常数公式（单位：kgf/mm）:E=线材之钢性模数：琴钢丝E=21000 ,不锈钢丝E=19400 ,磷青铜线E=11200 ,黄铜线E=11200d=线径Do=OD=外径Di=ID=内径Dm=MD=中径=Do-dN=总圈数R=负荷作用的力臂p=3.1416。
拉簧及扭簧弹力、刚度计算公式
拉簧及扭簧弹力、刚度计算公式一、拉伸弹簧弹力、刚度计算公式1.拉伸弹簧一已知自由长度，弹簧刚度和初始拉力时，某一工作长度负荷的计算公式如下：P=(Rx F)+I.T.P是指负荷（磅）；R是指弹簧刚度（磅／英寸）；F是指距自由长度的变形量；I.T.是指初拉力。
例如：已知自由长度为1英寸、刚度为6.9磅／英寸和初始张力为0.7磅，工作长度为1.500英寸时，负荷计算公式如下：P= [6.9 x(1.500-1.000)l+0.7= (6.9x 0.500) +0.7= 3.45+0.7= 4.15磅2．如何计算刚度一弹簧刚度是指使弹簧产生单位变形的负荷，可通过以下步骤测试：1>弹簧变形约为最大变形的20%（自由长度藏去压并高度）时，测量弹簧负荷(P1)及弹簧长度(L1)。
2>弹簧变形不超过最大变形的80%时，测量弹簧负荷(P2)及弹簧长度(L2)。
务必确保弹簧长度为L2时任意两个簧圈（闭合收口除外）都没有发生接触。
3>计算刚度(R)（磅／英寸）R=(P2-P1)/(L1-L2)二、扭簧设计需要的技术参数扭簧的工作状态和拉伸弹簧及压缩弹簧有所不同，其更为复杂和多变，其中包括了很多参数指标，下面一一讲解：d (弹簧线径) :该参数描述了弹簧线的直径，也就是我们说的弹簧钢丝的粗细，默认单位mm。
Dd (心轴最大直径)：该参数描述的是工业应用中弹簧轴的最大直径，公差±2%。
D1 (内径): 弹簧的内径等于外径减去两倍的线径。
扭簧在工作过程中，内径可以减小到心轴直径，内径公差±2%。
D (中径): 弹簧的中径等于外径减去一个线径。
D2 (外径) : 等于内径加上两倍的线径。
扭簧在工作过程中，外径将变小，公差(±2%±0.1)mm。
L0 (自然长度)：注意：在工作过程中自然长度会减小，公差±2%。
Tum (扭转圈数)：弹簧绕制的圈数，圈数的不同直接影响扭簧的性能。
弹簧计算公式
弹簧计算公式弹簧计算公式是用来计算弹簧的弹力的数学公式。
弹簧是一种用来存储和释放能量的弹性元件，广泛应用于各种机械装置和工具中。
根据弹簧的形状和用途，可以分为压簧、拉簧和扭簧。
下面将分别介绍这三种弹簧的弹力计算公式。
1.压簧弹力计算公式压簧是一种用于承受压缩力的弹簧，通常由钢丝绕成螺旋形。
压簧的弹力与其形状、材料的物理性质以及受到的压缩力有关。
压簧的弹力计算公式如下：F=k*x其中，F表示弹簧的弹力，k是一个常数，称为簧系数，x是压簧的变形量。
压簧的弹力与其变形量呈线性关系，即弹簧的弹力与其压缩或拉伸的距离成正比。
簧系数k的大小取决于弹簧的材料和几何形状。
2.拉簧弹力计算公式拉簧是一种用于承受拉力的弹簧，通常由钢丝绕成螺旋形。
拉簧的弹力与其形状、材料的物理性质以及受到的拉力有关。
拉簧的弹力计算公式如下：F=k*x其中，F表示弹簧的弹力，k是一个常数，称为拉簧的刚度系数或簧系数，x是拉簧的变形量。
拉簧的弹力与其变形量呈线性关系，即弹簧的弹力与其拉伸或压缩的长度成正比。
簧系数k的大小取决于弹簧的材料和几何形状。
3.扭簧弹力计算公式扭簧是一种用于承受扭转力的弹簧，通常由钢丝绕成螺旋形。
扭簧的弹力与其形状、材料的物理性质以及受到的扭转力矩有关。
扭簧的弹力计算公式如下：T=k*φ其中，T表示弹簧的扭力，k是弹簧的刚度系数或簧系数，φ是弹簧的扭转角度。
扭簧的弹力与其扭转角度成正比。
簧系数k的大小取决于弹簧的材料和几何形状。
需要注意的是，以上的公式都是基于线性弹性假设的情况下推导出来的。
实际上，弹簧的变形行为通常是非线性的，因此在计算弹力时需要考虑非线性效应，例如在变形量较大或载荷较高的情况下。
除了弹力的计算公式，还可以根据实际需要计算弹簧的弹性系数、刚度系数、临界长度等参数。
这些参数对于设计和选择弹簧具有重要意义，可以保证弹簧在工作过程中具有足够的弹性和耐力。
车门铰链及行李箱盖扭杆弹簧的布置计算
车门铰链及行李箱盖扭杆弹簧的布置计算
车门铰链及行李箱盖扭杆弹簧的布置计算车门铰链及行李箱盖扭杆弹簧的布置计算车门铰链及行李箱盖扭杆弹簧是车身组成部件之一，需要进行布置计算，以保证各个部件的正常工作。
下面将介绍车门铰链及行李箱盖扭杆弹簧的布置计算。
车门铰链是车门与车身连接的部件，负责支撑车门以及让车门正常开启和关闭。
车门铰链的布置需要考虑以下几个因素：1. 质量：车门铰链需要承受车门的重量，因此需要选择耐用且质量较高的铰链。
2. 受力：车门铰链需要承受每次开启和关闭过程中产生的力，因此需要考虑车门铰链的承受能力。
3. 安全性：车门铰链需要保证车门的安全性，因此需要在车门铰链上增加防护装置以确保车门在突发情况下不会突然落下。
4. 稳定性：车门铰链需要保证车门的稳定性，以保证车门在行驶过程中不会产生误动作。
5. 维修性：车门铰链需要保证维修人员可以方便地进行检修和维修。
对于行李箱盖扭杆弹簧的布置计算，同样需要考虑以上因素，但还需要考虑以下几个因素：1. 弹簧弹性：行李箱盖扭杆弹簧需要经常拉伸和收缩，因此需要选择弹性较好的弹簧。
2. 位置：行李箱盖扭杆弹簧的位置需要考虑到行李箱盖的重心点，以确保行李箱盖在开启和关闭时不会出现过于剧烈的运动。
3. 动作速度：行李箱盖扭杆弹簧需要保证行李箱盖在开启和关闭时的速度适中，以保证操作的方便性和安全系数。
4. 承受能力：行李箱盖扭杆弹簧需要承受行李箱盖的质量，因此需要考虑弹簧的承受能力。
5. 防震性：行李箱盖扭杆弹簧需要保证在行驶过程中不会因为车身震动而产生异动。
在进行车门铰链及行李箱盖扭杆弹簧的布置计算时，还需要注意以下几个方面：1. 布置数量：车门铰链及行李箱盖扭杆弹簧的数量需要根据车身的实际情况进行选定。
2. 布置位置：车门铰链及行李箱盖扭杆弹簧的位置需要综合考虑车身结构、实际需求等因素进行选择。
3. 配件选配：车门铰链及行李箱盖扭杆弹簧需要选择适配车身的配件，以保证其功能和性能的正常发挥。
总之，车门铰链及行李箱盖扭杆弹簧的布置计算需要综合考虑多个因素，以保证车身的正常运行和安全性。
扭簧的扭力计算公式
扭簧的扭力计算公式扭簧是一种常见的机械弹簧，广泛应用于各种机械装置中。
它的主要作用是通过扭转来储存和释放能量，实现机械装置的运动。
在设计和制造扭簧时，需要准确计算扭簧的扭力，以确保其能够正常工作并满足设计要求。
扭簧的扭力计算公式是根据胡克定律和材料力学原理推导出来的。
胡克定律指出，当弹簧受到扭转力矩时，弹簧的扭转角度与扭转力矩成正比。
材料力学原理则用于计算弹簧的弹性变形和应力分布。
扭簧的扭力计算公式可以表示为：T = k * θ其中，T表示扭力，k表示扭簧的弹簧常数，θ表示扭转角度。
扭簧的弹簧常数k是一个重要的参数，它反映了扭簧的刚度和弹性特性。
弹簧常数k可以通过实验测量或根据扭簧的几何尺寸和材料特性计算得出。
一般来说，扭簧的弹簧常数越大，扭力对扭转角度的影响越大，扭簧的刚度越高。
扭簧的扭转角度θ是指扭簧在受到扭转力矩作用下发生的角度变化。
扭转角度与扭簧的几何尺寸、材料特性和外力矩大小有关。
在实际应用中，需要根据具体的设计要求和工作条件来确定扭转角度的范围。
通过扭簧的扭力计算公式，可以帮助工程师准确地计算扭簧的扭力，从而指导扭簧的设计和制造。
在实际应用中，需要考虑扭簧的工作环境、工作温度、工作寿命等因素，以确保扭簧能够稳定可靠地工作。
此外，扭簧的扭力计算公式还可以用于扭簧的选型和优化设计。
通过调整扭簧的几何尺寸和材料特性，可以改变扭簧的弹簧常数和扭转角度，从而满足不同的设计要求。
总之，扭簧的扭力计算公式是设计和制造扭簧的重要工具。
它可以帮助工程师准确地计算扭簧的扭力，指导扭簧的设计和制造，并满足不同的设计要求。
在实际应用中，需要综合考虑扭簧的工作环境和工作条件，以确保扭簧能够稳定可靠地工作。
弹簧扭矩计算
压簧 SWRH82B (等效65Mn) 20
35 78800
2.2 5 28 42.04485423 73.5784949
扭簧计算公式
1Cr18Ni9 (不锈钢丝)
75000
#DIபைடு நூலகம்/0! #DIV/0!
Part No.& Rev.No: 材料 φ1 扭簧角度℃ φ2 扭簧角度℃ d 材料直径(mm) n 总圈数(=有效圈数) D 材料中径(mm) E 弹性模量(Mpa) M1=?N.mm M2=?N.mm
扭簧计算公式part材料730009200008004170拉压簧计算公式拉压簧计算公式pngdswrh82b等效65mn1cr18ni9不锈钢丝8dfn1拉伸压缩长度1mm扭簧计算公式
拉/压簧计算公式
Part No.& Rev.No: 材料 Fn1 (拉伸)压缩长度1(mm) Fn2 (拉伸)压缩长度2(mm) G 弹性模量( Mpa) d 材料直径(mm) n 总圈数(=有效圈数) D 材料中径(mm) P1=?N.mm P2=?N.mm
E代表弹性模 量:65Mn=19.6X104; n代表有效圈数
Eπd4φ 11520Dn
d代表材料直径
D代表材料中径 Fn代表拉伸或压缩长度 φ代表扭转角度
G: 65Mn=78.8X103MPa; 1Cr18Ni9=75X103MPa
扭簧 SWRH82B (等效65Mn)
196000 #DIV/0! #DIV/0!
1Cr18Ni9 (不锈钢丝)
73.000 92.000 0.800 4.170 19.100 199000 20.36308768 25.6630694
拉/压簧计算公式Pn=
Gd4Fn 8D3n
扭簧计算公式:Mmax=
扭簧弹簧的设计和计算
扭簧弹簧计算器以弹簧设计来图弹簧加工制造为主圆柱螺旋扭转弹簧图纸画法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。
左图是扭转弹簧刚度系数和力度的计算方法。
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。
扭簧的常见形式··外臂扭转弹簧···内臂扭转弹簧···中心臂扭转弹簧···平列双扭弹簧·弹簧力度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。
由于弹簧端部的节构形状，弹簧与导杆的摩擦等均影响弹簧的特性，所以无特殊需要时，不规定特性要求。
如规定弹簧的特性要求时，应采用簧圈间有间隙的弹簧，用指定扭转变形角时的扭力进行考核。
扭转弹簧的类型如上图，前三类为普通形式扭转弹簧，第4种为平列式双扭转弹簧。
平列双扭转弹簧，是用一根弹簧材料在同一芯轴上，向相反方向缠绕所得的两个圈数相同的弹簧。
其中每一个弹簧的扭转度，相当于以此两个弹簧的总长作为一单个弹簧使用时的2倍。
平列双扭弹簧的刚度为其单个弹簧的4倍，变形量则为单个弹簧的1/4.因此，这种平列双扭转弹簧效率高。
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众泰控股集团有限公司企业标准
Q/CS
发布Q/CS 05.010-2013
行李箱扭簧设计计算方法
2013-02-28实施
2013-02-25发布
Q/CS 05.010-2013
前言
本标准由众泰汽车工程研究院车身部提出。
本标准由众泰汽车工程研究院车身部归口管理。
本标准由众泰汽车工程研究院车身部负责起草。
本标准主要起草人：綦法富。
行李箱扭簧设计计算方法
1 范围
本标准规定了行李箱扭簧的技术要求、试验方法和计算方法。
本标准适用于三厢车鹅颈式（弓形）铰链所配用的行李箱扭簧产品。
2 引用标准
下列文件中对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 230.1-2009金属材料洛氏硬度试验第1部分：试验方法
GB/T 1222-2007 弹簧钢
GB/T 1805-2001 弹簧术语
GB/T 18983-2003 油淬火回火弹簧钢丝
Q/ZTB 06.002-2012 乘用车零部件防腐技术要求
Q/ZTB 07.025-2012 禁用和限用物质规范
3术语和定义
3.1 行李箱扭簧
作为平衡铰链的弹性元件之一，占有有效空间小，易于安装，是一种较好的结构型式。
其工作原理是通过扭转产生弹性变形输出力矩。
3.2 鹅颈式（弓形）铰链
鹅颈式（弓形）铰链是使用弹性元件，可以在行李箱盖开启或关闭过程中平衡行李箱盖重力矩的铰链结构,因其形状类似于鹅颈而得名。
该铰链形式结构简单、制造工艺容易、有足够强度、可靠耐久及成本较低等优点，目前在中低档三厢车型中广泛应用。
3.3 剪切弹性模量（G）
材料的力学性能指标之一，是材料在纯剪切应力状态下，应力低于比例极限时切应力与切应变的比值。
它代表着材料抵抗切应变的能力，模量大，则表示材料的刚性强。
目前几种常用的扭簧材料剪切弹性模量见表1所示。
表1 扭簧材料的剪切弹性模量
3.4 行李箱盖重力矩
行李箱盖重力臂是随行李箱盖开启角度的变化而变化。
行李箱盖在开闭过程中，铰链旋转中心与行李箱盖重心（如图1所示）的距离L 是一个定值。
则行李箱在开闭过程任意位置的重力臂为：
cos()G L L θ=-γ
其中θ为行李箱开启角度；γ为行李箱盖重心和铰链旋转中心的连线与XY 平面的夹角。
由此可得行李箱重力矩：
cos()G M mgL θ=-γ
其中m 为行李箱盖质量。
图1 行李箱盖重心位置示意图
3.5 扭簧扭矩
扭簧是淬火弹簧钢丝按一定形状弯曲而成。
扭簧的扭矩r M 与扭簧的直径d 、有效长度'L 、扭转角度Ф以及扭簧材料的剪切弹性模量G 有关。
4'M =
32180
T d G L ππ⋅φ
铰链旋转中心
行李箱盖重心
L
γ
4 技术要求
4.1 扭簧表面不允许出现裂纹及易产生疲劳断裂的损伤，两端头不允许有明显的毛刺及马蹄形。
4.2 扭簧材料选用弹簧钢（执行GB/T 1222-2007标准）或油淬火回火弹簧钢丝（执行GB/T 18983-2003标准）。
4.3 扭簧成型后，淬火后硬度为45HRC～55HRC。
4.4 扭簧应按照规定程序批准的图样和相关技术要求制造，并符合本标准的要求。
4.5 扭簧的扭矩特性应在按照规定程序批准的图样中具体显现。
4.6 扭簧经疲劳试验1万次不应发生断裂，疲劳试验后表面不应出现肉眼可见的裂纹，且刚度变化不大于5%。
4.7 扭簧表面处理方式按Q/ZTB 06.002-2012标准执行。
4.8 扭簧需满足Q/ZTB 07.025-2012中的禁限用物质要求。
5 试验方法
5.1 扭簧材料试验
5.1.1 弹簧钢材料按GB/T 1222-2007标准执行。
5.1.2 油淬火回火弹簧钢丝材料按GB/T 18983-2003标准执行。
5.2 材料硬度检测按GB/T 230.1-2009标准执行。
5.3 疲劳试验
5.3.1 试验要求
在常温下模拟实车工作状态往复扭转1万次测试。
5.3.2 试验设备
疲劳试验机或轿车四门两盖试验台。
5.4 盐雾试验
扭簧表面处理层的盐雾试验方法按Q/ZTB 06.002-2012标准执行。
5.5 禁限用物质检测按Q/ZTB 07.025-2012标准执行。
6 计算方法
6.1 模型建立
根据铰链结构及安装示意可知，铰链安装支架为固定件，铰链、联杆及扭簧则是活动件，扭簧通过联杆随铰链作旋转运动（见图2）。
对图2进行简化，即可得简单的四连杆机构（见图3），其中AB 为铰链安装支架，AC 为铰链，BD 为扭簧，CD 为联杆。
图2 铰链结构及安装示意图 图3 简化后四连杆结构示意图
6.2 受力分析
当打开行李箱盖锁时，行李箱盖由关闭状态打开，扭簧产生较大的弹性势能被释放出来，克服行李箱盖重力矩，行李箱盖在关闭状态的开启弹力15N 左右（拆下密封条）；当行李箱盖开启至30～100mm 高度时，扭力弹簧扭矩与行李箱盖重力矩平衡，该点为下平衡点；此后，行李箱盖重力矩稍大于扭簧扭矩，用户比较轻地上举行李箱盖；当行李箱盖开启至400～600mm 高度时，扭簧扭矩与行李箱盖重力矩再次平衡，该点为上平衡点；越过上平衡点，扭簧扭矩大于重力矩，行李箱盖会自动弹至最大开启角度。
在最大开启角度位置，需保证在开启方向弹力在20N 左右，以免行李箱盖因风力或在斜坡上自动关闭。
当关闭全开状态的行李箱盖时，首先克服在该状态下弹力（约20N ），然后越过上平衡点，借着惯性，可以轻松地把行李箱盖关闭。
6.3 参数求解
行李箱盖在开启和关闭的瞬间所受的弹力分别约15N 和20N ，通过换算即可得各自力矩，该力矩即手部作用力，用B M 表示。
因为左右两根扭簧共同作用完成行李箱盖的开启和关闭，在计算时需考虑两根扭力弹簧产生的扭矩。
另外，扭簧在焊装车间装车后，在受力状态下（一般行李箱盖开启约10°左右）随车身经过涂装车间的
联杆
铰链 扭簧
铰链安装支架
电泳烘烤、中涂烘烤、面漆烘烤等多次高温处理，扭力弹簧发生衰减。
根据经验值，扭力弹簧的弹性势能会损失15%-25%，基本取值20%。
则手臂作用力矩、扭簧扭矩及重力矩的关系为：
20.8T B G M M M ⨯⨯-=
根据扭簧扭矩及重力矩的定义以及行李箱盖在开闭过程中的受力分析，按照行李箱盖开启以及关闭瞬间的受力情况可计算求得扭簧的直径d 以及扭转角度Ф。
对于扭转角度Ф可拆分为扭力弹簧初始角度α与扭力弹簧在最大开启时的转角β的求和（见图4），其中扭力弹簧初始角度α与扭转角度Ф的关系可根据DMU 模型分析来获得（见图5），由此即可求得扭力弹簧在最大开启时的转角β。
图4 扭力弹簧扭转角度示意
图5 DMU 分析α与Ф关系曲线
行李箱盖关闭状
态时的位置
行李箱盖最大开启状态时的位置
初始位置
6.4 基于EXCEL的性能指标优化
根据以上所提及和求得的参数运用EXCEL的公式和图表建立扭力弹簧开发程序，绘制出行李箱盖重力矩和扭簧扭矩与行李箱盖开启角度关系图，如图6所示。
图6 重力矩及扭矩与行李箱盖开启角度关系曲线
因行李箱盖实物质量与设计偏差、扭簧在经焊装至涂装势能衰减不确定性等设计及加工偏差，可以运用EXCEL的扭力弹簧开发程序对d和β进行微调（其他参数已确定，可看作定值；d与扭簧成四次方关系，经确定后尽量不做调整），获得行李箱盖开闭过程的最佳性能。
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