圆柱螺旋压缩弹簧设计计算

‘壹’ 如何计算压缩弹簧了抗拉强度

公式Fs=kπd³τs/8D
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以下来源：网络的~－~http://www.zihuoli.com/html/news/667.html
我们知道弹簧的实验载荷（弹簧允许承载的最大载荷）其值可按公式Fs=kπd³τs/8D计算，其中k为弹簧曲度系数，τs为弹簧实验切应力，这个值为Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ类载荷下弹簧许用应力的最大值，这个切应力值同弹簧材料的抗拉强度有关。不同规格的材料，不同材质的材料抗拉强度也不一样。通过计算就可以做出比较。Fs为弹簧的极限负荷，超过这个负荷，弹簧就可能发生永久变形。
可按上面的公式进行计算和比较。弹簧的极限负荷相对应的极限变形量，是弹簧的最大变形量，弹簧压并时的变形量超过这个极限变形量，就可能产生塑性变形，这样的弹簧不能压并，只能压至极限变形量相对应的高度。一般弹簧设计时压并时的变形量都小于极限变形量。弹簧的节距涉及到弹簧的螺旋角，正常的弹簧螺旋角应在5°-9°之间，大于9°就应考虑螺旋角的影响。大螺旋角弹簧也有计算公式。可参阅《小旋绕比大螺旋角圆柱螺旋压缩弹簧文章来自于：设计计算》第十届全国弹簧学术会论文集。此信息来自子活力弹簧金属制品有限公司(http://www.zihuoli.com)

‘贰’ 各种类型弹簧有效圈数的详细计算方法

各种类型弹簧有效圈数的详细计算方法:

有效圈数是指弹簧能保持相同节距的圈数。弹簧有效圈数=总圈数-支撑圈，具体根据结构进行计算。

1、对于拉伸弹簧，有效圈数n＝总圈数n1，当n>20时圆整为整数圈，当n<20时圆整为半圈。

2、对于压缩弹簧，有效圈数n=总圈数n1-支撑圈数n2，n2可查表获得。尾数应为1/4、1/2、3/4、或整圈。

我们的通俗算法是压簧总圈数减掉上下接受接触不会产生变形的圈数,一般减2圈;扭簧和拉簧的有效圈数就是总圈数。

拓展资料

弹簧是一种利用弹性来工作的机械零件。用弹性材料制成的零件在外力作用下发生形变，除去外力后又恢复原状。亦作“ 弹簧 ”。一般用弹簧钢制成。弹簧的种类复杂多样，按形状分，主要有螺旋弹簧、涡卷弹簧、板弹簧、异型弹簧等。

注意问题

由于受产品结构限制，多股簧一般具有强度高、性能好的特点。要求其材料在弹簧强度和韧性上对最终性能予以保证。多股簧在加工过程中，应注意的是：

1、支承圈根据产品要求可选用冷并和热并两种方法。采用热并方式不允许将簧加热至打火花或发白，硅锰钢温度不得高于850℃。支承圈与有效圈应有效接触，间隙不得超过圈间公称间隙的10%

2、多股簧特性可由调整导程决定，绕制时索距可进行必要调整。拧距可取3~14倍钢丝直径，但一般取8~13倍为佳。其簧力还与自由高度、并端圈、外径及钢丝性能等有密切关系，可通过调整其中某项或几项予以改变。

3、不带支承圈的弹簧和钢丝直径过细的弹簧不应焊接簧头，但端头钢索不应有明显的松散，应去毛刺。凡需焊接头部的多股簧，其焊接部位长度应小于3 倍索径（最长不大于10毫米）。加热长度应小于一圈，焊后应打磨平滑，气焊时焊接部位应进行局部低温退火。

4、弹簧表面处理一般进行磷化处理即可，也可进行其它处理。凡要进行镀层为锌与镉时，电镀后应进行除氢处理，除氢后抽3%（不少于3件）复试立定处理，复试中不得有断裂。弹簧应清除表面脏物、盐痕、氧化皮，方法可采用吹砂或汽油清洗的办法，但不能采用酸洗。

5、重要弹簧紧压时间为24小时，普通弹簧为6小时或连续压缩3~5次，每次保持3~5秒。紧压时弹簧与芯轴的间隙以芯轴直径的10%为宜，间隙过小则难于操作，间隙过大则易使弹簧发生弯曲变形。紧压时若其中一件弹簧折断，则其余应重新处理。

‘叁’ 螺旋弹簧的设计参数

用弹簧钢丝绕制成的螺旋状弹簧。圆柱螺旋压缩弹簧各部分名称及尺寸关系：
1.簧丝直径d，制造弹簧的钢丝直径。
2.弹簧外径D0，弹簧的最大直径。
3.弹簧内径D1，弹簧的最小直径，D1=D-2d。
4.弹簧中径D2，弹簧的平均直径，D2=D-d。
5.节距t，除两端支承圈外，相邻两圈的轴向距离。
6.有效圈数n、支承圈数n2和总圈数n1，为使压缩弹簧工作时放置平稳、受力均匀，制造时会将弹簧两端并紧且磨平。并紧磨平的部分只起支承作用，故为支承圈。支承圈有1.5、2、2.5圈三种，2.5圈用的最多。其余个圈保持相等的节距，称为有效圈数。总圈数n1即为有效圈数n与支承圈数n2之和。
7.自由高度H0，弹簧不受外力作用时的总高度，H0=nt+（n2-0.5）d。
8.展开长度L，制造弹簧所用的坯料长度，L≈n1√（πD2）²+t²。

‘肆’ 压缩弹簧计算基本认知

我们都知道压缩弹簧就是承受压力的螺旋弹簧，它一般用料的截面基本都是圆形。压缩弹簧一直广泛用于我们的生活，不管是一些大型的设备或者小型的设备，都基本用上了压缩弹簧。那么知道一些关于压缩弹簧计算的知识，是不是对于我们的生活有着许多的便利了。因为圆形弹簧使用较多，所以就简单为大家介绍一下关于圆形压缩弹簧计算的知识。下面和小兔一起去学习一下吧。

圆柱螺旋弹簧根据工作时受力不同又可分为:压缩弹簧,拉伸弹簧和扭转弹簧。此次扫盲我们只介绍圆柱螺旋弹簧。

圆柱螺旋压缩弹簧各部分名称及尺寸关系

此图为圆柱螺旋压缩弹簧各部分尺寸,图中尺寸的意义如下

1.簧丝直径d弹簧的钢丝直径(俗称线径或线径)

2.弹簧外径D弹簧的最大直径(俗称大径,也有的公司用OD来表示外径,知道就好,不要学这种坏习惯)3.弹簧内径D1弹簧的最小直径(俗称小径,也有的公司用ID来表示内径,知道就好,不要学这种坏习惯)

4.弹簧中径D2弹簧的平均直径(俗称中心径,也有的公司用Dcen来表示外径,知道就好,不要学这种坏习惯)5.节距t除两端支撑圈外,弹簧上相邻两圈在相对应两之间的轴向距离6.弹簧圈数弹簧圈数共有三种,即有效圈数n,支撑圈n2,和总圈数n1.7.自由高度H0弹簧在不受外力时的高度(或长度)，H0=nt+(n2-0.5)d

当然弹簧的参数远远不只这些，像一些疲劳特性计算,有效寿命的计算,载荷与变形屈服曲线,弹簧刚度有限元分析等,在扫盲班中就不做解释了,放在后面提高班中再介绍。

接下来简单介绍一下弹簧的加工艺:

我们常用碳素弹簧钢、合金弹簧钢、不锈弹簧钢以及铜合金、镍合金和橡胶等材料来制作弹簧。弹簧的制造方法有冷卷法和热卷法。弹簧丝直径小于8毫米的一般用冷卷法，大于8毫米的用热卷法。有些弹簧在制成后还要进行强压或喷丸处理，可提高弹簧的承载能力。

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

具体的计算过程小兔就不多讲了，毕竟大家都不是小学生了，而所有制造压缩弹簧中，只要没有严格的标准，只要是符舍设计要求的制造都是可行的。我们可以随意改变弹簧线径，有效圈数，自由高度，内径等参数来调整弹簧作用力。但是对于一些严格要求的设备就不行了。好了，所有的介绍就到这里了，希望可以帮助大家，让大家收获一份知识。

‘伍’ 压缩弹簧弹力的计算公式

压缩弹簧弹力的计算公式如下：

(5)圆柱螺旋压缩弹簧设计计算扩展阅读

压缩弹簧弹力的相关情况

弹力的本质是分子间的作用力。其中的具体情况如下所示：

1、当物体被拉伸或压缩时，分子间的距离便会发生变化，使分子间的相对位置拉开或靠拢。

2、这样，分子间的引力与斥力就不会平衡，出现相吸或相斥的倾向。

3、而这些分子间的吸引或排斥的总效果，就是宏观上观察到的弹力。

4、如果外力太大，分子间的距离被拉开得太多，分子就会滑进另一个稳定的位置。

5、即使外力除去后，也不能再回到复原位，就会保留永久的变形。

‘陆’ 圆柱螺旋压缩弹簧怎么写它的规格代号

规格代号如下：
A名称—B尺寸精度及旋向—C标准编号—D材料编号—E表面处理
A名称：压簧
B尺寸精度及旋向：d×D2×H0—精度 旋向
C标准编号：GB2089-80
注：弹簧旋向为左旋要注明，右旋不用注明
当要求检查弹簧内径时，在D2的数值后加“D1”符号。

标记示例：材料直径1.2mm，弹簧中径8mm，自由高度40mm，负荷、外径、自由高度及轴心线与两端圈垂直度精度为2级，材料为碳素弹簧钢丝Ⅱa组，表面镀锌处理的左旋弹簧
压簧 1.2×8×40-2 左 GB2089-80·Ⅱa-D·Zn

材料直径3mm，弹簧中径20mm，自由高度80mm，负荷、内径、自由高度及轴心线与两端圈垂直度精度为3级，材料为碳素弹簧钢丝Ⅱ组，表面氧化处理的右旋弹簧
压簧 3×20D1×80 GB2089-80

注：我只能查到GB2089-80，也就是只有1980年的标准，应该有新标准了

‘柒’ GB/T 1973.3-1989 小型圆柱螺旋压缩弹簧 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》这个标准已经作废了，详细信息可参见标准搜搜网。被GB/T 1973.3-2005代替。《GB/T 1973.3-2005 小型圆柱螺旋压缩弹簧尺寸及参数》本部分规定了小型圆柱螺旋压缩弹簧的标记、尺寸及参数。本部分适用于直径小于0.5 mm的圆截面材料制造的一般用途冷卷圆柱螺旋压缩弹簧(两端圈并紧不磨型及并紧磨平型)，以下简称弹簧。

‘捌’ 弹簧的压缩量怎么算

（玖胜弹簧）圆柱螺旋压缩弹簧在强压随时随着截荷的增加，弹簧材料表面切应力也逐渐增大，直至超够材料的弹性极限而发生塑性变形，而靠近芯部也会逐渐达到材料的弹性极限，卸载后，由于受材料外层塑性变形的影响不能完全恢复原状，产生残余变形。
这样的弹簧工作时材料心部应力增大，表层应力减小，这种应力的变化可充分发挥材料的潜力，正常的弹簧在设计时一般都会考虑弹簧的极限变形量，不会超过弹簧的极限应力，材料的许应切应力不同，弹簧所受截荷类别不同，弹簧许用应力也不同。
具体计算可按弹簧受轴向截荷时的变形和切应力的计算公式，如果小于极限值，弹簧可压并，如果大于极限值，以极限值为最大压缩量，超出极限值弹簧将产生永久变形

‘玖’ 圆柱螺旋压缩弹簧的怎么选用

90％以上的模具都不同程度的用到了弹性元件，如压料(边)装置、顶料装置和各种复位机构等。实际生产中由于弹性元件的选用不当或失效而造成模具不能正常工作的现象屡见不鲜。由于弹性元件的多样性及使用上的特殊性，要求模具工作者对模用弹性元件的种类和性能有较深入的了解，以便正确的使用模用弹簧。

模用弹性元件的种类较多。若按产生弹性力的介质不同，通常可分为金属弹簧、橡胶弹簧和流体(主要是气体)弹簧三大类，它们的特性曲线(弹性力P与弹簧压缩量λ的关系)存在着较大的差异。

本文较详细地讨论金属圆截面圆柱螺旋压缩弹簧，金属弹簧简称弹簧，是指用弹簧钢制成的各类金属弹性体，模具中常用的有圆柱形螺旋压缩弹簧(其弹簧丝的截面有圆形和矩形两种)和碟簧等。金属弹簧具有结构简单、成本较低和寿命较长等优点，在模具中得到广泛的应用。旋压缩弹簧具有品种规格多，设计及制造技术成熟和简单等优点，是目前模用弹簧中用量最大的一种金属弹性体，约占金属弹簧用量的90％。

‘拾’ 求圆柱螺旋压缩弹簧的计算公式。有弹簧的最大负荷最大工作行程弹簧的材质是65Mn。参数如下

弹簧的最大工作负荷Pn和最小工作负荷P1，是设计弹簧前的所设定条件，也就是弹簧所处的工作条件，是已知条件，不是靠什么公式计算的。比如你要给弹簧加上300N的压力，那么它最大的工作负荷Pn=300N。弹簧最大的工作行程（h）=弹簧最大负荷下的变形量（Fn） - 弹簧最小负荷下的变形量（F1），曲度系数K=0.615/C（C 为旋绕比，可查相应的规范） ；Fn=n*Pn*D^3 /(0.125*G*d^4) F1=n*P1*D^3 /(0.125*G*d^4) 其中n为有效圈数，G为切变模量（这里取G=78000N/mm^2 ） D弹簧中径mm d为弹簧丝直径mm