圓柱螺旋扭轉彈簧設計計算軟件

       目前，广泛应用的彈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彈簧，随着设计应力的提高，以往的很多经验不再适用。例如，彈簧的设计应力提高后，螺旋角加大，会使彈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。

怎麽去設計計算一個合理的彈簧？

下面我給大家介紹下大至的計算方法。（見圖一）


螺旋線圈構成的圓柱形彈簧，工作線圈間爲恒定間距，能夠承受垂直于環繞軸沿著卷繞方向和反方向的扭力。線徑大于16mm的彈簧通常爲冷卷。熱成型彈簧用于強負載的直徑大于10mm的較大尺寸彈簧。

備注：該計算設計用于線圈卷繞方向的扭轉負載，不計入彈簧內部或外部導向零件的支撐效果。也不計入出現的摩擦效果。線圈之間的可能的摩擦也不計入在內。

 

特殊屬性

• 適合中低負載
• 線性工作特性
• 相關低彈簧系數
• 低費用

彈簧設計

扭簧按兩種基本設計制造：緊和松（線圈間隙）。如果是靜態負載，緊湊的線圈爲推薦選項。但是，工作線圈之間出現摩擦，這將導致彈簧壽命減少。另外，線圈的過于接近的間隙阻止彈簧完美噴丸。

备注： 承载负载过程中，在卷绕方向上的负载彈簧长度增加。热成型彈簧通常一定在线圈之间会有间隙。

 

彈簧計算基本关系式

c = 彈簧指数(c=D/d; c=D/t) [-]
b = 线宽[单位：mm, in]
d = 线径[单位：mm, in]
D = 中心彈簧直径[单位：mm, in]
M = 彈簧负载[Nmm, lb in]
E = 拉伸弹性模量[MPa, psi]
k = 扭转彈簧率[Nmm/°, lb in/°]
Kb = 曲線修正因數[-]
LK = 卷绕部分的长度[单位：mm, in]
n = 工作线圈数[-]
p = 线圈间距[单位：mm, in]
t = 线厚度[单位：mm, in]
a =角度偏移 [°]
d0 =自由彈簧的角度[°]
s =彈簧材料的弯曲应力 [MPa, psi]

曲線修正因數
修正因數顯示彈簧來自曲線的額外應力

彈簧功能尺寸
扭簧的功能變形（引腳偏轉）導致其尺寸變化。負載下沿著卷繞方向的彈簧直徑減小。

D"=D*n/((n+a)/360))

另外：封閉卷繞彈簧長度增加

L"=LK+d*(a/360)

 

推薦彈簧尺寸

彈簧指數 c	4 - 16
外徑 De	max. 350 mm
工作線圈數 n	min. 2
比率 b/t	1 - 10
卷繞部分長度 LK	max. 800 mm
長細比 LK/D	1 - 10

 

考慮到應力集中的可能性發生，扭簧引腳的形狀一定越簡單越好。扭簧中使用的基本引腳類型可以參看下圖。引腳設計的選擇依據所需的彈簧安裝方式，其尺寸以及所需的負載點到彈簧軸心的距離，同時，支撐引腳和工作引腳也會有所不同。

 

引腳的基本類型

A) 直线相切引脚
B) 直线轴向引脚
C) 法向外部引脚
D) 法向内部引脚

固定引腳方式

 

如果引腳全被固定，扭轉彈簧線圈産生工作角度。如果一端引腳自由，負載時引腳彎曲。這將使引腳角度偏轉量增加。引腳彎曲總量隨著引腳長度的增加而增加。引腳固定安裝增加了計算的精度，同時提高了彈簧的功能。

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