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拉簧的设计和计算

以弹簧设计来图弹簧加工制造为主，下面我给大家介绍下大致的计算

方法

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。

怎么去设计计算一个合理的拉伸弹簧？

拉伸弹簧的拉力、变形和强度计算与压缩弹簧基本相同，两者只是

受力、变形和应力的方向相反。因此，压缩弹簧的基本计算公式同样

可以应用于拉伸弹簧。

密圈螺旋拉伸弹簧在冷卷时形成的内力，其值为弹簧开始产生拉

伸变形时所需要加的作用力，为拉伸弹簧的初拉力。初拉力与材料的

种类、性能、直径和弹簧的旋绕比、耳环的型式、长短以及弹簧的加

工方法都有直接的关系，用冷拔成形并经过强化处理的钢丝且经冷卷

成形后的拉伸密圈弹簧，都有一定的初拉力。不锈弹簧钢丝与碳素弹

簧钢丝制成的弹簧比较，初拉力要小12%左右，弹簧消应力回火处理的

温度越高，初拉力越小；制成弹簧需要经热处理淬火的拉伸弹簧就投

有初拉力.

螺旋的线圈做成的圆柱形弹簧，工作线圈之间为恒定间隙，可以

吸收外部轴向力。线径约为16mm的弹簧线圈为冷成型。热成型弹簧一

定是用于线径大于10mm的高负载产品上。拉伸弹簧通常为圆线或圆棒

做成。方形线圈很少用。考虑到固定挂钩形状和设计对弹簧工作寿命

减少和无法做到完美的喷丸效果。不推荐使用拉伸弹簧于疲劳负载弹

簧上。如果必须使用拉伸弹簧于疲劳负载，建议避免使用固定挂钩而

选择其他的弹簧固定方式。

弹簧设计拉伸弹簧用于两种基本设计

·预压弹簧

·冷成型拉伸弹簧适合预应力加工，因此工作线圈封闭。预压弹簧

可以增加弹簧的负载容量。对于指定长度弹簧变形，必须使用无预压

的更高负载。预压产生于弹簧线圈的卷绕过程中。尺寸大小依据使用

的材料，弹簧指数和卷绕方式。

··无内部预压弹簧

·由于技术原因如果没有必要，可以使用松的线圈弹簧，没有预压，

工作线圈之间有间隙。自由状态下的线圈间距通常为0.2*Dp

0.4*D。

··弹簧计算器基本关系式

·

·含义

·c=弹簧指数(c=D/d;c=D/b)[-]

b=线宽[mm,in]

d=线径[mm,in]

D=弹簧中心直径[mm,in]

F=弹簧负载[N,lb]

F0=内应力[N,lb]

G=剪切弹性模量[MPa,psi]

h=线高[mm,in]

k=弹簧系数[N/mm,lb/in]

Ks=曲线纠正因数[-]

·L0=弹簧自由长度[mm,in]

LH=弹簧挂钩高度[mm,in]

LK=有效截面长度[mm,in]

n=工作线圈数[-]

p=线圈间距[mm,in]

s=弹簧变形量[mm,in]

Ψ=形状系数[-](e.g.DIN2090)

t=弹簧材料拉伸应力[MPa,psi]

t0=内应力[MPa,psi]

·曲线修正因素

线圈弯曲导致额外的弯曲应力。因此计算使用修正系数来修正拉伸。

圆线圈弹簧，修正系数通过所给弹簧卷绕比率来定义，比率通过几个

经验公式计算

计算使用下面的关系式：ks=1+0.5/c

方形截面线圈弹簧，修正系数由来自适当的列线图中所给弹簧指数和

b/h比率来定，计算中的修正系数已经包含于形状系数Ψ

弹簧内应力

内应力出现在弹簧线圈的卷绕过程中，它的数量依据弹簧的材料，弹

簧指数以及卷绕方式。通常数值在一下范围内

ks=1+0.5/c

技术上较高的数值很难获得，较低的数值很难被准确的测量。为了定

义拉丝机床加工弹簧内应力

DIN2089标准定义以下公式：τ0≈（0.135-0.00625.C）.Rm

内拉伸应力计算公式：F0=π.τ0.d3/8.ks.D

推荐弹簧尺寸

弹簧收尾设计

拉伸弹簧用于许多不同设计。最常用的收尾设计可以在下图中找到。

弹簧的收尾设计依