圆柱螺旋弹簧设计计算 v1.0 绿色免费版

圆柱螺旋弹簧设计计算是一款简单好用的圆柱螺旋弹簧设计软件，可用于压缩弹簧和拉伸弹簧两种类型的弹簧计算，用户输入对应的参数，点击“计算”就可计算出弹簧的参数值了，在弹簧设计中比较常用，具有计算速度快，准确度高的特点，需要的朋友可以下载！

使用说明

1、双击exe文件，打开软件

2、选择弹簧类型，输入参数、自由高度、节距、拉伸弹簧初拉力等参数，点击“计算”即可

3、支持将计算结果进行保存

圆柱螺旋弹簧计算公式

K=G*d^4/8/D^3/n

其中G为钢丝的抗剪切模量，d为钢丝直径，D为弹簧中径，n为弹簧有效圈数。

根据此公式，推算设计圆柱弹簧，G的值是各种弹簧钢丝的抗剪模量，通过手册查。

圆柱拉、压螺旋弹簧的设计计算方法：

1.圆柱螺旋弹簧的主要参数和几何尺寸计算

图15-7 圆柱螺旋弹簧的主要参数

圆柱螺旋弹簧的主要参数(见图15-7)，有：

弹簧丝直径d：d增大，弹簧强度提高。

弹簧圈中径D：

弹簧指数C(又称旋绕比)：一般 c=4～16，C小的弹簧刚度大。

(15-5)

内径D1：

外径D2：

弹簧节距p

螺旋升角α。

圆柱压缩和拉伸弹簧的几何尺寸计算见表15-2 。

表15-2　圆柱压缩和拉伸弹簧的几何尺寸计算!

2.弹簧特性线

表示弹簧载荷与变形之间的关系曲线称为弹簧的特性线。设计弹簧时，必须使其工作应力在弹性极限范围内。

圆柱螺旋压缩弹簧的特性线如图15-8 所示。

图15-8 圆柱螺旋压缩弹簧的特性曲线

预紧力F1称为弹簧的最小载荷;F2为弹簧所承受的最大工作载荷，此时，弹簧高度压缩到H2，相应变形为λ2，该时刻弹簧各圈之间仍应保留δ1的间隙，称余隙;Fmax为弹簧的极限载荷，通常应保证F2≤0.8Fmax。λ2与λ1之差或H2与H1之差，称为弹簧的工作行程h。

3、圆柱螺旋拉、压弹簧的设计计算

计算准则：①强度条件;②刚度条件;③稳定性条件。

1.强度计算

通过弹簧轴线的弹簧丝截面为椭圆，如图15-9所示。因为螺旋升角α很小，约5°至9°，所以，弹簧截面近似圆形。

图15-9 圆柱螺旋压缩弹簧的受力及应力分析

将轴向载荷F向剖面中心简化，则弹簧丝上有扭矩T和力F作用!

(15-6)

(15-7)

叠加后内侧的最大应力为：

(15-8)

考虑弹簧丝曲率和剪切应力对扭切应力的影响， 引入曲度系数K

(15-9)

有

(15-10)

所以，根据强度条件确定弹簧丝直径d的公式是

(15-11)

因为[τ]、C都与弹簧丝直径d有关，设计时先估计d，查表15-3得C，查表15-1得[τ]，再按上式确定d，若与估计值不相符，要重新选择d。要求强度求出的d小于估计的d。

表15-3 圆柱螺旋弹簧C的推荐值

弹簧丝直径d/mm

0.2～0.4

0.5～1.0

1.1～1.2

2.5～6

7～16

18～50

弹簧指数C

7～14

5～12

5～10

4～9

4～8

4～6

承受变载荷的螺旋弹簧的疲劳强度计算,请参见有关资料。

2.弹簧的刚度计算

根据力学知识，无预紧力的圆柱压缩(拉伸)弹簧受载后的变形量是

mm

(15-12)

弹簧刚度是表征弹簧性能的主要参数之一，弹簧刚度k为

(15-13)

从上式可以看出，C值对刚度的影响很大。合理选择旋绕比C值就可以控制弹簧的弹力。弹簧的圈数根据需要的变形量确定，已知力及变形量，弹簧圈数n为

(15-14)

有预紧力的弹簧变形量和圈数计算见教材或有关资料。

3.弹簧的稳定性验算

压缩弹簧的自由高度H0与中径D之比称为长细比，以b表示。

(15-15)

建议：当弹簧两端固定时，b<5.3;当弹簧一端固定，一端可转时，b<3.7;当弹簧两端都可转动时，b<2.6。 当b大于上述数值时，要进行弹簧稳定性计算。临界稳定载荷

Fc=CukH0 N

(15-16)

式中：Fc——临界稳定载荷;Cu——不稳定系数;k——弹簧刚度。

为保证弹簧的稳定性必须满足：

(15-17)