扭簧弹簧的设计和计算.pdfVIP

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。

备注：扭力弹簧分为无间距和有间距两种。无间距弹簧因圈与圈之间

并紧接触，磨擦力将影响工作力度稳定。但因制造容易，成本低所以

仍被广泛采用，有间距的扭簧用于精度要求高的场合。

弹簧计算基本关系式

·c=弹簧指数(c=D/d;c=D/t)[-]

··t=线厚度[mm,in]

··b=线宽[mm,in]

··a=角度偏移[°]

··d=线径[mm,in]

··d0=自由弹簧的角度[°]

··M=弹簧负载[Nmm,lbin]

··s=弹簧材料的弯曲应力[MPa,psi]

··E=拉伸弹性模量[MPa,psi]

··曲线修正因数

··k=扭转弹簧率[Nmm/°,lbin/°]

··修正因数显示弹簧来自曲线的额外应力

··Kb=曲线修正因数[-]

··弹簧功能尺寸

··LK=卷绕部分的长度[mm,in]

··扭簧的功能变形（引脚偏转）导致其尺寸变化。负载下沿着

卷绕方向的弹簧直径减小。

··n=工作线圈数[-]

···

··p=线圈间距[mm,in]

··另外：封闭卷绕弹簧长度增加

··t=线厚度[mm,in]

···

·推荐弹簧尺寸

弹簧指数c

4-16

工作弹簧数n

min.2

卷绕部分长度LK

max.800mm

外径De

max.350mm

比率b/t

1-10

长细比LK/D

1-10

扭簧寿命计算公式

循环特征γ计算公式为：（32x作用力量P1/（3.14x线径x线径x线

径））/（32x作用力量P2/（3.14x线径x线径x线径））注，力度

单位N、长度单位mm

上限应力系数σmax/σb计算公式为：（32x作用力量P2）/（（3.14x

线径x线径x线径）/抗拉强度）注，力度单位N