弹簧力的计算

普通圆柱压缩弹簧力

F=KXF = KX

K=Gd4/8NDm3K = G * d^4 / (8 * N * D_{m}^3)

  • G:剪切模量(Mpa),碳钢80000(如65Mn),不锈钢72000

  • d:线径(mm)

  • N:有效圈数

  • Dm:中径(mm)

  • K:弹簧系数

  • F:弹簧力(N)

  • X:拉压缩量(mm)

扭簧扭力

T=PR=Ed4α/(3660NDm)T = P * R = E * d^4 * α / (3660 * N * D_{m})

  • T:扭矩(N·m)

  • d:线径(mm)

  • E:弹性模量(Mpa)

  • α:扭转角度(°)

  • N:有效圈数

  • Dm:中径(mm)

螺旋弹簧

螺旋弹簧拉伸刚度的计算公式

\begin{align*} k &= GD^4/(8nD^3) \\ \end{align*}

螺旋弹簧拉伸切向应力的计算公式

\begin{align*} \tau &= 8FKD/(\pi d^3) \\ \end{align*}

曲度系数计算公式

曲度系数K是一个大于1的系数,用于修正螺旋弹簧(尤其是压缩弹簧)受载时弹簧丝内的最大剪应力计算

\begin{align*} K & = \frac{4C - 1}{4C - 4} + \frac{0.615}{C} \\ \end{align*}

旋绕比计算公式

旋绕比表征弹簧几何形状的紧凑程度,是弹簧刚度、稳定性等特性的决定性参数。C值过大(如>16):弹簧弹力不足,易变形,寿命短;C值过小(如<4):弹簧一断裂,制造难度增加;5 ~ 8(综合性能最佳);4 ~ 16(覆盖实际设计需求)

\begin{align*} C & = \frac{D}{d} \\ \end{align*}

切变模量计算公式

\begin{align*} G & = \frac{E}{2(1+\nu)} \\ \end{align*}

  • k为弹簧刚度,N/mm
  • G为材料的切变模量,MPa
  • E为材料的弹性模量,MPa
  • ν为材料的泊松比
  • d为弹簧丝线径,mm
  • n为弹簧有效圈数
  • D为弹簧中径,mm
  • K为曲度系数
  • C为旋绕比