弹簧计算

计算用于承受静态或循环负载下各种金属弹簧的几何和强度设计。程序执行以下任务：

  1. 以下种类金属弹簧的几何设计和工作循环参数计算：

     

  2. 适合尺寸的自动调整弹簧

  3. 静态和动力强度检查

  4. 程序包含常用弹簧材料表依据 EN, ASTM/SAE, DIN, BS, JIS, UNI, SIS, CSN 和其他。

计算基于数据，程序，运算法则。这些来自专业文献和以下标准 EN 13906, DIN 2088, DIN 2089, DIN 2090, DIN 2091, DIN 2092, DIN 2093, DIN 2095, DIN 2096, DIN 2097。

计算的控制，结构与法则

计算的法则和控制可以在以下文档中找到 "控制，结构和计算法则".

项目信息

项目信息章节的目的，使用和控制可以通过链接文档找到 "项目信息".

理论-基础

弹簧被设计为保留和集聚机械能量的结构零件，利用材料的弹性变形原理。弹簧输入常用于以下方面的负载机械零件：

弹簧的功能计算依据在其负载下的变形曲线和区域。

根据不同的变形模式，弹簧可以分成以下三种类型：

  1. 线性弹簧
  2. 递减弹簧
  3. 递增弹簧

图中 W 区域弹簧特性曲线以下为弹簧在其负载下所积聚的变形能量。变形能量按压缩弹簧，扭转弹簧或折弯弹簧定义以下的公式：

扭转弹簧：

基本的量化弹簧功能是弹簧的硬度（弹簧常量），弹簧系数k定义由于单位变形（位移或转距）而产生的负载（力或扭矩）强度。

                   

线性弹簧拥有固定的弹簧系数，其他弹簧为变化的弹簧系数。

 

弹簧被赋予内应力，就是在最小负载下的状态。根据弹簧的功能，有四个基本的弹簧状态：

弹簧状态 弹簧状态描述 索引
自由状态 未负载 0
预负载 最小工作载荷下的弹簧 1
完全负载 最大工作载荷下的弹簧 8
极限 弹簧承受极限负载-根据材料的强度和设计极限（例如，压缩弹簧的线圈全部接触） 9

以上所提到的索引被用于在计算中定义弹簧各个状态的参数值

弹簧在完全负载下和内应力条件下的变形不同被称为弹簧工作冲击 H, aH.

 

根据强度检查和工作寿命，有以下两种金属弹簧负载：

  1. 静态负载
    弹簧承受静态负载或较低的变化负载，也就是说，负载的循环变化，工作寿命低于105 。
  2. 疲劳负载
    弹簧承受振荡（动态）负载，也就是负载周期变化，工作寿命大于等于105

 

金属弹簧根据不同外观可以按组分类。根据负载类别和结构设计的分类为基本。最常用的弹簧类别详细描述如下：

圆柱螺旋压缩弹簧

螺旋线圈制造的圆柱形弹簧，工作线圈之间有恒定的间隙，可以吸收轴向的外部作用力。线径约为16mm的弹簧线圈为冷成型。热成型弹簧一定是用于线径大于10mm的高负载产品上。压缩弹簧通常为圆线径线圈。方形截面弹簧常用于需要高负载低结构高度（b>h）的领域。

 

详细属性

 

弹簧计算的基本关系式

圆线弹簧

方线弹簧

含义:
c ... 弹簧直径比 (c=D/d; c=D/b) [-]
b ... 线宽 [mm, in]
d ... 线径 [mm, in]
D ... 中心直径 [mm, in]
F ... 弹簧负载 [N, lb]
G ... 剪切弹性模量[MPa, psi]
h ... 线高 [mm, in]
k ... 弹簧系数 [N/mm, lb/in]
Ks ... 曲线校正因数 [-]
L0 ... 自由弹簧长度 [mm, in]
LS ... 固体长度 [mm, in]
n ... 线圈数 [-]
p ... 线圈间距[mm, in]
s ... 弹簧变形[mm, in]
Ψ ...形状系数 t [-] (e.g. DIN 2090)
t ...弹簧材料扭应力 [MPa, psi]

 

曲线纠正因数
线圈弯曲导致额外的线圈弯曲应力。因此计算使用校正因数来纠正压力。
对于圆截面线圈弹簧，校正因数是由几个经验公式决定的。 (Wahl, Bergsträsserr, Göhner, ...).计算使用以下的关系式：


对于方形截面弹簧，校正系数由来自适当的列线图的所给弹簧直径比 b/h 来决定的。计算中的校正系数已经包含了现状系数Ψ.

 

推荐弹簧尺寸

  冷成型 热成型
弹簧直径比 c 4 - 16 3 - 12
外径 De max. 350 mm max. 460 mm
工作线圈数 min. 2 min. 3
比率 b/h 1:5  -  5:1
自由长度 L0 max. 1000 mm
长细比 L0/D 1 - 10
间距 p (0.3 - 0.6) D;    min. 1.5 d

 

弹簧收尾设计

考虑到压缩弹簧，几种不同的收尾设计。区别于收尾线圈数，线圈的加工以及支撑面的设计。

最常用的弹簧收尾设计

  1. 端部不并紧不磨平: 端部线圈未折弯靠紧，端面未磨平
  2. 端部不并紧磨平: 端部线圈未折弯靠紧，端面磨平与轴向垂直
  3. 端部并紧不磨平: 端部线圈折弯靠紧，端面未磨平
  4. 端部并紧磨平: 端部线圈折弯靠紧，端面磨平

 

安装检查

压缩弹簧必须总是要考虑侧变形保护。通过比较最大弹簧工作变形（表现为弹簧的自由长度的百分比）和允许变形来检查。允许变形值根据所给长径比L0/D以及弹簧的安装方式靠经验决定。通常侧变形的风险随着长径比和弹簧工作压力的增加而增加。弹簧的安装方式对于可能性的侧变形有着明显的影响。

  1. 一端固定-一端开放
  2. 两端销住
  3. 一端夹住，一端夹住并克制侧向变形
  4. 一端夹住，一端销住
  5. 两端夹住无侧向限制

 

对于不能防止侧变形的弹簧通常使用中心支撑柱或套管固定。 如果中心柱或套管的摩擦存在破坏性，弹簧可以被分割成几小段排列安装。

 

不同弹簧安装方式的允许变形曲线

 

螺旋圆锥压缩弹簧

 

螺旋线圈制造的圆锥形弹簧，工作线圈之间有恒定的间隙，可以吸收轴向的外部作用力。线径约为16mm的弹簧线圈为冷成型。热成型弹簧一定是用于线径大于10mm的高负载产品上。圆锥弹簧用于弹簧系数随着压缩量变化的弹簧。

详细属性

 

 

弹簧计算的基本关系式

随着圆锥弹簧的压缩量增加，相邻的工作线圈渐渐接触（第一个线圈直径最大）。随后的压缩变形中这些线圈不再参与变形从而导致弹簧系数渐渐增加。工作特性可以分为两个区域：

  1. 线性工作区域（恒定的弹簧系数） - F<FC
  2. 递增特性的工作区域-在第一个最大线圈接触后 - F>FC

极限力 FC 依据线圈p之间的间距，也就是选择的自由弹簧长度 L0的尺寸。极限力 FC随着弹簧长度和线性弹簧系数的增加而增加。

圆线弹簧

方形弹簧

I. 线性工作区域 F≤FC

II. 递增特性工作区域 F>FC

意义:
cmin ... 最小弹簧直径比 (cmin=Dmin/d; cmin=Dmin/b) [-]
cmax ... 最大弹簧直径比 (cmax=Dmax/d; cmax=Dmax/b) [-]
b ... 线宽 [mm, in]
d ... 线径 [mm, in]
dx .. 弹簧偏距 [mm, in]
Dmin .. 最小中心直径 [mm, in]
Dmax .. 最大 中心直径 [mm, in]
F ... 弹簧负载 [N, lb]
G ...剪切弹性模量 [MPa, psi]
h ... 线高 [mm, in]
k ... 弹簧率 [N/mm, lb/in]
Ks ... 曲线校正因数 [-]
L0 ... 自由弹簧长度 [mm, in]
LS ... 固体长度 [mm, in]
n ... 工作线圈数 [-]
p ... 线圈间距 [mm, in]
s ... 弹簧变形 [mm, in]
Ψ ...形状系数t [-] (e.g. DIN 2090)
t ... 弹簧材料扭应力l [MPa, psi]

 

 

曲线纠正因数
线圈弯曲导致额外的线圈弯曲应力。因此计算使用校正因数来纠正压力。
对于圆截面线圈弹簧，校正因数是由几个经验公式决定的。 (Wahl, Bergsträsserr, Göhner, ...).计算使用以下的关系式：



对于方形截面弹簧，校正系数由来自适当的列线图的所给弹簧直径比 b/h 来决定的。计算中的校正系数已经包含了现状系数Ψ.

 

推荐弹簧尺寸

弹簧直径比cmin min. 3
弹簧直径比cmax max. 20
直径 Dmax max. 350 mm
比率 Dmax/Dmin min. 2
工作线圈数 n min. 2
比率 b/h 1:5  -  5:1
长细比 L0/D 1 - 5
间距 p (0.4 - 0.7) D;    min. 1.5 d

 

 

弹簧收尾设计

考虑到压缩弹簧，几种不同的收尾设计。区别于收尾线圈数，线圈的加工以及支撑面的设计。

最常用的弹簧收尾设计

  1. 端部不并紧不磨平: 端部线圈未折弯靠紧，端面未磨平
  2. 端部不并紧磨平: 端部线圈未折弯靠紧，端面磨平与轴向垂直
  3. 端部并紧不磨平: 端部线圈折弯靠紧，端面未磨平
  4. 端部并紧磨平: 端部线圈折弯靠紧，端面磨平

 

 

盘形弹簧

被挖空截取的圆锥环形孔，能够吸收外部轴向力带来的相互挤压。弹簧的截面通常为方形。大尺寸的弹簧(t>6mm)通常磨平接触面。

盘形弹簧设计用于高负载低变形。可以分开独立使用或成组使用。当成组使用的时候，必须计算摩擦效应。成组的摩擦计算为每层负载的3－5％。工作负载必须相应的增加。

盘形弹簧的应力产生比较复杂。最大（压缩）应力基于内部最高边。张应力出现在底部最外圈。最大压缩应力用于静态负载下的弹簧强度检查。循环（疲劳）负载下的弹簧需检查张应力。

备注: 该计算设计用于没有加工接触表面的盘形弹簧。另外，计算没有计入摩擦效应。

详细属性

 

工作参数

盘形弹簧参数曲线的形状受相应高度h0/t影响很大。在高度值较低的情况下，弹簧显现线性特性；随着比率增大，曲线明显降低。

 

成组设计

有三种成组结构盘形弹簧

  1. 平行排列:弹簧平行组装，成组弹簧的弹性系数高于单个弹簧
  2. 连续排列: 弹簧相互反向排列，成组弹簧的弹性系数小于单个弹簧
  3. 综合排列

 

弹簧基本计算公式

单个弹簧

Springs set

含义:
De .. 外径 [mm, in]
Di ..内径 [mm, in]
E ... 拉伸弹性模量 [MPa, psi]
F ... 弹力 [N, lb]
FS ... 完全压缩弹簧力 [mm, in]
FT ... 成组总力 [mm, in]
h ... 叠片高度 [mm, in]
h0 ...叠片的内部高度 (h0=h-t) [mm, in]
i ... 组合编号 [-]
k ... 弹簧率 [N/mm, lb/in]
kT ... 成组总硬度 [N/mm, lb/in]
K1, K2, K3 .. 形状系数 [-]
L0 ... 弹簧自由长度 [mm, in]
LS ... 固体长度 [mm, in]
n ... 成组平行叠片数 [-]
s ... 弹簧变形 [mm, in]
sT ... 成组总变形量 [mm, in]
t ... 材料厚度 [mm, in]
d ... 内外径比 (d=De/Di) [-]
m ... 柏松比[-]
sOM, sI, sII, sIII, sIV ...所给弹簧指数的材料应力 [MPa, psi]

 

推荐弹簧尺寸

直径比 De/Di 1.75 - 2.5
相对高度 h0/t 0.4 - 1.4
比率 De/t 16 - 40
平行叠片数 n max. 3
成组（叠片）数 i max. 20
叠片总数 n*i max. 30
长细比 L0/De max. 3

 

摩擦

摩擦对盘形弹簧的功能有明显的影响效果。弹簧负载产生接触面之间的摩擦。即使是平行排列的弹簧也有摩擦。摩擦导致负载力增加同时回复力减小。

摩擦对弹簧负载的影响
单个弹簧 ± 2...3 %
2 平行排列弹簧 ± 4...6 %
3 平行排列弹簧 ± 6...9 %
4 平行排列弹簧 ± 8...12 %
5 平行排列弹簧 ± 10...15 %

摩擦总量受很多因数影响（弹簧设计，材料，表面处理，成组弹簧数，摩擦类别等等）。对弹簧负载不能准确的计算，下面的公式用于定义近似的弹簧纠正力：

含义：
mM .. 表面摩擦系数[-]
mR .. 边缘摩擦系数[-]
- .... 负载中
+ ... 卸载中

近似摩擦系数值
弹簧类型 mM mR
标准 0.003 - 0.030 0.02 - 0.05
加工的接触平面 0.002 - 0.015 0.01 - 0.03

 

加工的接触平面弹簧

大尺寸弹簧 (t > 6 mm) 有时使用加工接触平面。这些弹簧的计算公式明显不同，可以在DIN 2092中找到案例 。

 

螺旋圆柱拉伸弹簧

螺旋的线圈做成的圆柱形弹簧，工作线圈之间为恒定间隙，可以吸收外部轴向力。线径约为16mm的弹簧线圈为冷成型。热成型弹簧一定是用于线径大于10mm的高负载产品上。拉伸弹簧通常为圆线或圆棒做成。方形线圈很少用。

考虑到固定挂钩形状和设计对弹簧工作寿命减少和无法做到完美的喷丸效果。不推荐使用拉伸弹簧于疲劳负载弹簧上。如果必须使用拉伸弹簧于疲劳负载，建议避免使用固定挂钩而选择其他的弹簧固定方式。

详细属性

 

弹簧设计
拉伸弹簧用于两种基本设计：

  1. 预压弹簧
    冷成型拉伸弹簧适合预应力加工，因此工作线圈封闭。预压弹簧可以增加弹簧的负载容量。对于指定长度弹簧变形，必须使用无预压的更高负载。预压产生于弹簧线圈的卷绕过程中。尺寸大小依据使用的材料，弹簧指数和卷绕方式。
  2. 无内部预压弹簧
    由于技术原因如果没有必要，可以使用松的线圈弹簧，没有预压 ，工作线圈之间有间隙。自由状态下的线圈间距通常为 0.2*D < p < 0.4*D。
备注：热成型弹簧和方形线圈弹簧总是无内应力生产。

 

弹簧计算基本关系式

圆线圈弹簧

方形线圈弹簧

A. 预压弹簧
 
 
B. 无预压弹簧

含义：
c ... 弹簧指数(c=D/d; c=D/b) [-]
b ... 线宽[mm, in]
d ... 线径[mm, in]
D ... 弹簧中心直径[mm, in]
F ... 弹簧负载[N, lb]
F0 ...内应力[N, lb]
G ... 剪切弹性模量[MPa, psi]
h ... 线高[mm, in]
k ... 弹簧系数[N/mm, lb/in]
Ks ... 曲线纠正因数[-]
L0 ... 弹簧自由长度[mm, in]
LH ... 弹簧挂钩高度[mm, in]
LK ...有效截面长度[mm, in]
n ... 工作线圈数[-]
p ... 线圈间距[mm, in]
s ... 弹簧变形量[mm, in]
Ψ... 形状系数 [-] (e.g. DIN 2090)
t ... 弹簧材料拉伸应力 [MPa, psi]
t0 ... 内应力 [MPa, psi]
 

曲线修正因数
线圈弯曲导致额外的弯曲应力。因此计算使用修正系数来修正拉伸。圆线圈弹簧，修正系数通过所给弹簧卷绕比率来定义，比率通过几个经验公式计算 (Wahl, Bergsträsserr, Göhner, ...) 。计算使用下面的关系式：


方形截面线圈弹簧，修正系数由来自适当的列线图中所给弹簧指数和b/h比率来定，计算中的修正系数已经包含于形状系数Ψ

弹簧内应力
内应力出现在弹簧线圈的卷绕过程中，它的数量依据弹簧的材料，弹簧指数以及卷绕方式。通常数值在一下范围内：

技术上较高的数值很难获得，较低的数值很难被准确的测量。为了定义拉丝机床加工弹簧内应力，DIN 2089标准定义以下公式：

内拉伸应力计算公式：

 

推荐弹簧尺寸

弹簧指数 c 4 - 16
外径 De max. 350 mm
工作线圈数 n min. 3
比率 b/h 1:5  -  5:1
自由长度 L0 max. 1500 mm
长细比 L0/D 1 - 15
间距 p (0.2 - 0.4) D - 无预压弹簧

 

弹簧收尾设计

拉伸弹簧用于许多不同设计。最常用的收尾设计可以在下图中找到。弹簧的收尾设计依据弹簧的固定方式，尺寸以及负载总量。

弹簧收尾设计


A ...半圈
B ... 整圈
C ... 侧面整圈


D ...双扭曲整圈
E ... 侧面双扭曲整圈
F ... 内部整圈


G ... 提高的挂勾
H ... 侧面提高的挂勾
L ... 锥形旋转小圈收尾


I ... 小圈
J ... 侧面小圈
K ... 倾斜的整圈


M ... 锥形旋转螺栓收尾
N ... 螺丝状收尾
O ... 螺丝状束缚收尾

拉伸弹簧通常使用几种不同高度和特性的挂钩来固定（A..J）。从技术角度讲，固定挂钩是最好的解决方案，但是，这也带来弹簧负载的一些确定问题。弹簧负载带给挂钩集中的负载应力，该负载应力可能明显地高于弹簧线圈所计算的应力。针对在挂钩中产生的弯曲应力，小圈（类别 I, J）或双圈（类别 D, E）是最佳方案。针对由线变成线圈所产生的集中的扭转应力，侧边整圈（类别 C,E,I）是最佳方案。对于挂钩的独立设计，以下挂钩高度值指定如下：

设计 A B, C D, E F G, H I, J K
挂钩高度 {0.55..0.8} Di {0.8..1.1} Di ~ Di {1.05..1.2} Di > 1.2 Di < 0.6 Di {0.35..0.9} Di


热成型弹簧，方形线圈弹簧以及循环负载弹簧通常无弹簧卡钩使用(M..O. design)。无固定挂钩弹簧使用边缘线圈固定，弹簧功能变形中线圈间距不会变化。

 

弹簧卡钩应力检查

弹簧负载带给挂钩集中的负载应力，该负载应力可能明显地高于弹簧线圈所计算的应力。因此推荐检查挂钩负载。

可能性的集中应力总和依据挂钩的类别，设计和尺寸，很难理论计算。不考虑以上因数，至少使用近似的计算来提供一些方向性的对于给定材料弹簧可能性超出强度极限。根据固定挂钩设计，两种基本强度检查可以执行：

弹簧卡钩弯曲应力检查

挂钩弯曲所产生的弯曲应力总和依据弹簧卡钩的半径rb。应力与半径成正比，下面的公式计算弯曲应力：

转变弯曲应力检查 d

对于拉伸弹簧，最大的应力集中出现在线圈转变为卡钩的那个点。应力的大小取决于转变弯曲半径 rs。通常来讲，应力大小与弯曲半径成反比。参看以下公式：

 

片弹簧

基于截面为方形的细长杆承受弯曲负载的弹簧。用于悬臂弹簧（固定一端面），或杆（固定两端面）。片弹簧可以单独使用也可以成组使用（叠板弹簧）

 

特殊特性

单个弹簧

叠板弹簧

 

弹簧设计
片弹簧用于许多不同的设计和形状。它们可以按计算目的分为以下三类

  1. 恒定截面单个弹簧： 通常为矩形，三角形和梯形弹簧
  2. 抛物线截面单个弹簧： 通常为矩形，有时弹簧中部厚，尾部为片弹簧。
  3. 叠板片弹簧： 多种设计制造。使用恒定和抛物线截面，矩形，三角形或梯形。叠板弹簧的精确计算非常复杂。使用简单条件进行计算，计算处理两种基本的叠板弹簧：
    - 三角形恒定截面弹簧
    - 矩形恒定截面弹簧

 

 

弹簧计算的基本关系式

A. 恒定截面单个弹簧

   

B. 抛物线截面单个弹簧

C. 叠板弹簧

含义：
b ... 弹簧片宽度 [mm, in]
b' ... 弹簧尾部片宽[mm, in]
E ... 拉伸弹性模量[MPa, psi]
F ... 弹簧负载[N, lb]
k ... 弹簧系数[N/mm, lb/in]
L ... 工作弹簧长度[mm, in]
L' ... 恒定厚度片弹簧长度[mm, in]
n ... 弹簧片总数[-]
n' ... 额外全长度片总数[-]
s ... 弹簧变形量[mm, in]
t ... 弹簧片厚度[mm, in]
t' ... 弹簧尾部片厚度[mm, in]
Ψ... 形状系数 [-]
s ... l弹簧材料的弯曲应力[MPa, psi]

额外弹片
全长度弹簧片，矩形，恒定截面。这些弹片被增加到弹簧里出于两个原因：

 

扭力杆弹簧

弹簧依据圆截面或方形截面的长细杆承载扭转的原理。圆截面杆的末端通常固定于轧辊，有时一端为了方便安装而为方形。扭力杆弹簧必须安全承受弯曲应力。

 

特殊属性

 

弹簧计算基本关系式

圆截面杆

方形截面杆

含义：
b ... 杆宽度[mm, in]
d ... 杆直径[mm, in]
M ... 弹簧负载[Nmm, lb in]
G ... 剪切弹性模量[MPa, psi]
k ... 扭力弹簧率[Nmm/°, lb in/°]
L ... 工作弹簧长度[mm, in]
t ... 杆厚度[mm, in]
a ...n角偏移 [°]
b,g ... 形状系数[-]
t ... 弹簧材料扭转应力 [MPa, psi]

形状系数s
这些系数考虑杆截面的应力区分b/t。下表为数值：

 

b/t 1 1.2 1.5 2 3 4 5 6 8 10 ∞
b 0.1406 0.166 0.196 0.229 0.263 0.281 0.291 0.299 0.307 0.312 0.333
g 0.208 0.219 0.231 0.246 0.267 0.282 0.291 0.299 0.307 0.312 0.333

 

 

盘旋弹簧

弹簧由带状方形截面的线卷绕成阿基米德涡[螺旋]线，工作线圈间为恒定间距，承载卷绕方向的扭力。

备注：该计算设计用于一端固定的盘旋弹簧

 

特殊属性

 

弹簧计算的基本关系式

含义：
a ... 线圈间距[mm, in]
b ... 弹簧带宽度[mm, in]
M ... 弹簧负载[Nmm, lb in]
E ... 拉伸弹性模量[MPa, psi]
k ... 扭转弹簧率[Nmm/°, lb in/°]
Kb ... 曲线纠正因数[-]
L ... 功能弹簧长度[mm, in]
n ... 工作线圈数[-]
t ... 弹簧带厚度[mm, in]
Re ... 外部半径[mm, in]
Ri ... 内部半径[mm, in]
a ..角偏移 [°]
d0 ... 自由弹簧的角度[°]
s ...l弹簧材料的弯曲应力 [MPa, psi]

曲线纠正因数r
纠正系数显示由于曲率而产生的附加应力。数值参见下图：

推荐弹簧尺寸

比率 Ri/t min. 3
比率 b/t 1 - 15
工作线圈数 n0 min. 2

 

圆柱螺旋扭转弹簧

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。

 

特殊属性

 

弹簧设计

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。

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

 

弹簧计算基本关系式

圆线弹簧

方线弹簧

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

曲线修正因数
修正因数显示弹簧来自曲线的额外应力

弹簧功能尺寸
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。

另外：封闭卷绕弹簧长度增加

 

推荐弹簧尺寸

弹簧指数c 4 - 16
外径 De max. 350 mm
工作弹簧数 n min. 2
比率 b/t 1 - 10
卷绕部分长度 LK max. 800 mm
长细比 LK/D 1 - 10

 

弹簧收尾设计

考虑到应力集中的可能性发生，扭簧引脚的形状一定越简单越好。扭簧中使用的基本引脚类型可以参看下图。引脚设计的选择依据所需的弹簧安装方式，其尺寸以及所需的负载点到弹簧轴心的距离，同时，支撑引脚和工作引脚也会有所不同。

引脚的基本类型

  1. 直线相切引脚
  2. 直线轴向引脚
  3. 法向外部引脚
  4. 法向内部引脚
固定引脚方式

如果引脚全被固定，扭转弹簧线圈产生工作角度。如果一端引脚自由，负载时引脚弯曲。这将使引脚角度偏转量增加。引脚弯曲总量随着引脚长度的增加而增加。引脚固定安装增加了计算的精度，同时提高了弹簧的功能。

一端自由的扭簧角度位移计算：
- 法向引脚

- 切向引脚

 

弹簧引脚应力检查

应力集中的弯曲引脚的应力大于弹簧线圈的计算应力。集中应力的值依据于引脚弯曲半径。弯曲半径越小，引脚应力值越高。下面的公式用于近似计算应力：

 

计算流程

设计流程允许定义弹簧的确定松动程度尺寸，因此，在”弹簧设计“章节中的输入参数中，确定的数值符合其他实时计算而得的参数。这些数值以绿色在输入框中显示。

典型的弹簧计算/设计由以下步骤组成：

  1. 设置所需计算单位(SI/Imperial). [1.3]
  2. 选择相应标准[1.1]和材料类型[1.2].
  3. 根据推荐使用领域[1.7-1.10]选择适合的弹簧材料[1.6] .
  4. 在章节[1.21]中定于弹簧工作和生产参数。
  5. 设置所需安全等级[1.27].
  6. 根据所需的弹簧类型选择相关章节。弹簧尺寸的实际设计由章节“弹簧设计”提供
  7. 在前三个输入区域输入所需的工作循环参数（工作负载和弹簧冲击）
  8. 在其他输入区域只是预定的弹簧尺寸，选择性地使用计算中的一个设计（优化）功能。
  9. 根据计算而得的推荐值（绿色单元）调整弹簧尺寸以便计算的工作负载和弹簧冲击最佳地符合目标数值。
  10. 在“检查数据”章节中检查计算的安全等级（检查静态负载下的弹簧强度）
  11. 在“设计数值”和“工作循环参数”章节中检查其他弹簧数值。
  12. 章节[17]用于检查弹簧循环（疲劳）负载。
  13. 另命名工作表保存适合的方案。

弹簧材料，工作和生产参数选择 [1]

本章节的目的是选择适合的弹簧材料。同时定义基本的工作和生产条件。

1.1 材料标准

从表格中选取国家标准来定义弹簧材料

建议：大部分欧洲国家在弹簧材料领域正在取代或已经取代本国的标准 (DIN, BS, UNI, UNE, ...)而使用符合近似EN标准。因此我们推荐使用适合的欧洲标准EN。

1.2 材料类别

根据弹簧设计从要生产的弹簧中选择适合材料（半成品）

1.3 计算单位

在选择表中选取计算单位。一旦更改单位，所有数值将立即重新计算。

1.4 图表类型

在表格中选择你想要显示的图表类型

1.5 弹簧材料

本章节用于弹簧材料的选择

在表格[1.6]中选择弹簧材料，表格中的前五行是供使用者定义材料。适合材料的信息和设置可以在文章 "工作表（计算）修改"中找到。其他行包含按实际定义标准[1.1] 和材料类型 [1.2]而选择材料

行 [1.7 - 1.10]包含所选材料的推荐使用信息。弹簧材料一定要设计符合弹簧负载方式和工作条件。如果你必须选择不适合的材料，结果将影响到弹簧设计安全等级提高（查看章节[1.21]）。所选材料的特性，在行 [1.7, 1.9] 中以五个等级显示（优秀，非常好，好，差，极差），同时相应的强度在行 [1.8]中以三个等级描述（高，中，低）

备注：选择表右边的检查框若是启动，选选材料的必须参数将自动计算，否则，手动填入材料特性。

1.12, 1.14 弹性模量

数值定义在基本温度下20°C (68°F)。

1.18 极限抗拉强度

输入所选材料的极限抗拉强度。当选择行[1.6]中的检查框时，所选材料的极限抗拉强度的最小值将被自动设置。

警告：一些材料的冷拉制弹簧钢丝的极限抗拉强度依据线径。材料强度随着线径的减小而增大。在材料数值的自动设置中，计算为最大直径的钢丝（大约15 mm, 5/8 in）使用最小极限抗拉强度。因此你设计的弹簧将很有可能超出尺寸。这就是为什么在最终计算中我们推荐你根据钢丝直径手动设置数值的原因。依据线径的近似极限抗拉强度的数值可以在下面的图表中找到：
极限抗拉强度 - ASTM

极限抗拉强度 - EN

1.21 工作参数，安全

本章节是设计设置弹簧工作和生产参数，以及相应的安全系数。

在选择表中设置相应的工作条件。输入适合的安全系数的位置被放在了各表格的右边。该系数表达了所给参数对弹簧负载空间可能性减少的影响。

备注：如果输入区域右边的检查框被选，安全系数数值将通过程序计算而得。在自动设计中计算也合并所选材料的系数适配性和作用效果（交互作用），以及其他一些弹簧数值。

1.22 工作温度

工作环境温度影响弹簧的回复，就是是减小弹簧由变形到固定长度所产生的力，推荐在设计弹簧时加入这个计算，同时当温度超过80°C (180°F)时增加弹簧强度检查的安全等级。必须同时考虑弹簧材料的选择和工作温度。

1.23 负载方式

考虑强度检查和工作寿命，有以下两类金属弹簧负载：

  1. 静态负载
    弹簧负载静态或低变化，也就是负载循环变化，工作寿命低于105工作循环。
  2. 疲劳负载
    弹簧承受振荡（动态）负载，也就是，负载循环变化，工作寿命大于等于105工作循环。
备注：弹簧承受循环负载必须总是检查潜在的疲劳破坏－查看章节[17]。如果弹簧满足疲劳负载，通常必须在其静态负载下相应的增加标准。

1.24 负载的工作模式

选择符合你输入数据的最佳负载模式

  1. 轻度负载
     无冲击持续负载，符合正弦曲线，低变形或低频率负载，很少或几乎不达到1000次的工作循环。例如，量测用的弹簧，安全和缓冲设备等等。
  2. 中度负载
    低或中变化持续负载，普通频率变形负载。通常用于机械工具，结协产品或电子零件。
  3. 重度负载
    不连续负载弹簧，强冲击，高频率的变形或长时间或不规律时间点的突然变形。例如，用于空气锤，水压机，阀门等等。

1.25 工作环境

弹簧受腐蚀影响寿命减小显著。腐蚀尤其对疲劳负载弹簧有很强的作用。推荐设计弹簧时计入腐蚀效果，同时增加弹簧强度检查时的安全等级，以防强腐蚀环境。同时也需要考虑弹簧材料的选择对腐蚀的影响。

1.26 弹簧表面处理

喷丸可以增加15％到25％的疲劳极限。疲劳负载下的喷丸弹簧，允许使用者减少弹簧生产材料的消耗，减小尺寸和安装空间，增大工作冲击或防静态突破保护。因此，推荐对所有变载荷弹簧增加喷丸的技术处理。电镀弹簧有明显的更高的抗腐蚀能力。另一方面，电镀层减少负载空间约10％。

备注1:由于技术原因，线圈弹簧只有线径大于1mm的可喷丸处理。
备注2: 静态负载弹簧（除盘形弹簧之外）喷丸处理对强度计算无明显影响。
备注3: 考虑到盘形弹簧的压缩应力产生，喷丸有负面影响，也就是减少它们的强度。因此，一定不要用在静态负载弹簧上。

1.27 总安全等级

所需的安全等级被使用在静态负载弹簧的强度检查计算中。这里的数值排除对弹簧负载空间减小的任何来自工作条件带来的潜在的负面影响。除了上面提到的安全数值因数，同时需要考虑一些其他因数（输入信息的精度和可靠度，设备的重要性，产品制量...）常用弹簧通常设计的安全等级在<1...2>范围内。

警告：循环负载弹簧必须总是要检查潜在的疲劳破坏－查看章节[17]。如果弹簧满足疲劳检查，通常必须按照静态强度而相应地增加尺寸。这里定义的安全等级则必须是静态负载的两倍高。
备注：当选择了检查框，根据输入的部分安全系数[1.22 - 1.26]目标安全系数自动定义。

圆线，棒螺旋圆柱压缩弹簧[2]

螺旋线做成的圆柱形弹簧，工作线圈之间间隙恒定，可以吸收轴向的外部作用力。行径为16mm以下的弹簧通常为冷成型。热成型弹簧一定用于大尺寸，线径超过10mm。

弹簧设计流程.

  1. 设置工作循环的运行参数（负载方式，冲击力） [2.2 - 2.4]
  2. 在输入区域设置预定弹簧尺寸 [2.6 - 2.8], 在计算的设计（优化）功能中选一 [2.9].
  3. 依据计算得出的推荐值（绿色单元）调整弹簧尺寸，从而使计算的工作负载和弹簧冲击为最佳目标值。
  4. 为设计的弹簧检查安全计算值 [2.16]。
  5. 在表格中选择弹簧收尾设计 [2.18]。
  6. 设置卸载弹簧的相应长度。[2.21]
  7. 检查弹簧工作循环参数。[2.27]
  8. 章节用来检查循环（疲劳）负载弹簧。[17]
警告：对于压缩弹簧，必须总是检查测变形保护。
提示：详细的压缩弹簧计算信息可以查看帮助的理论章节。

2.1 弹簧设计

在本工作表中的设计方法允许定义弹簧的一个确定的松开角度尺寸。因此对于每个输入参数符合弹簧其他参数的准确值被实时计算。这些数值在输入框的右边以绿色显示。在输入框中使用"<"按键输入计算值。

2.9 弹簧优化

本章节的控制用于开启计算的设计（优化）功能。

当设计弹簧时，计算将试着最优化尺寸从而线径在保证目标安全前提下越小越好。

备注：对给出的弹簧指数D/d时设计弹簧，计算将在超出首选系列中挑选最接近的适合线径。

2.10 检查数据

本章节定义了设计弹簧的强度检查结果。检查通过比较所选材料[1.20]的允许应力和实际全负载弹簧应力而执行。结果安全等级[2.16] 一定不能低于目标值[1.27] 。

用于计算最大工作负载和弹簧冲击的理论值，同时设计的弹簧目标安全等级也需达到。

警告：循环负载弹簧也必须检查潜在的疲劳破坏－查看章节[17] 。

2.18 弹簧收尾设计

从表中选择所需的弹簧收尾设计。

提示：具体的信息可以在帮助文件中的理论部分找到。

2.21 自由弹簧长度

设置卸载弹簧的相应长度

备注：如果输入框右边的检查框被选中，弹簧自由长度将自动按照推荐值的范围而设置。

2.27 工作循环参数

本章节定义在预压 (index 1)，完全负载 (index 8)和极限条件(index 9)各个状态下设计弹簧的工作参数。

参数含义：
F 弹簧负载（力）
s 弹簧变形（压缩量）
L 弹簧长度
t 弹簧材料的扭应力

 

方形线和棒的螺旋圆柱压缩弹簧. [3]

螺旋线做的圆柱形弹簧，工作线圈间距恒定，能够吸收轴向外力。方形线冷拉弹簧。热成形一定用于高负载弹簧或弹簧尺寸较大，线径超过10mm。

弹簧设计流程.

  1. 设置工作循环的运行参数（负载方式，冲击力） [3.2 - 3.4]
  2. 在输入区域设置预定弹簧尺寸 [3.6 - 3.9], 在计算的设计（优化）功能中选一[3.10].
  3. 依据计算得出的推荐值（绿色单元）调整弹簧尺寸，从而使计算的工作负载和弹簧冲击为最佳目标值。
  4. 为设计的弹簧检查安全计算值[3.17]
  5. 在表格中选择弹簧收尾设计[3.19].
  6. 设置卸载弹簧的相应长度。[3.22]
  7. 检查弹簧工作循环参数。[3.28]
  8. 章节[17]用来检查循环（疲劳）负载弹簧。
警告：对于压缩弹簧，必须总是检查测变形保护。
提示：详细的压缩弹簧计算信息可以查看帮助的理论章节。

3.1 弹簧设计

在本工作表中的设计方法允许定义弹簧的一个确定的松开角度尺寸。因此对于每个输入参数符合弹簧其他参数的准确值被实时计算。这些数值在输入框的右边以绿色显示。在输入框中使用"<"按键输入计算值。

3.10 弹簧优化

本章节的控制用于开启计算的设计（优化）功能。

当设计弹簧时，计算将试着最优化尺寸从而线径在保证目标安全前提下越小越好。 [1.27].

3.11 检查数据

本章节定义了设计弹簧的强度检查结果。检查通过比较所选材料[1.20]的允许应力和实际全负载弹簧应力而执行。结果安全等级[3.17] 一定不能低于目标值[1.27] 。

行 [3.15, 3.16] 用于计算最大工作负载和弹簧冲击的理论值，同时设计的弹簧目标安全等级也需达到。

警告：循环负载弹簧也必须检查潜在的疲劳破坏－查看章节[17] 。

3.19 弹簧收尾设计

从表中选择所需的弹簧收尾设计。

提示：具体的信息可以在帮助文件中的理论部分找到。

3.22 自由弹簧长度

设置卸载弹簧的相应长度

备注：如果输入框右边的检查框被选中，弹簧自由长度将自动按照推荐值的范围而设置。

3.28 工作循环参数

本章节定义在预压 (index 1)，完全负载 (index 8)和极限条件(index 9)各个状态下设计弹簧的工作参数。

参数含义：
F 弹簧负载（力）
s 弹簧变形（压缩量）
L 弹簧长度
t 弹簧材料的扭应力

 

圆线和棒螺旋圆锥压缩弹簧. [4]

螺旋线做成的圆锥形弹簧，工作线圈之间间隙恒定，可以吸收轴向的外部作用力。行径为16mm以下的弹簧通常为冷成型。热成型弹簧一定用于大尺寸，线径超过10mm。

随着圆锥弹簧压缩量的增加，工作线圈渐渐地互相接触（最大直径的线圈最先接触） 。这些线圈在之后的压缩变形中产生的弹簧系数不在起作用。工作特性因此可以被分为两个区域：

  1. 线性工作区域（恒定弹簧系数） - F<FC
  2. 递增工作区域－在第一个线圈接触以后- F>FC

极限力FC依据所选自由弹簧长度尺寸 L0。随着弹簧长度尺寸的增加，极限力FC 和线性工作区域的弹簧系数随之增加。

弹簧设计流程.

  1. 设置工作循环的运行参数（负载方式，冲击力）[4.2 - 4.4]
  2. 在输入区域设置预定弹簧尺寸[4.5 - 4.9], 在计算的设计（优化）功能中选一[4.11].
  3. 依据计算得出的推荐值（绿色单元）调整弹簧尺寸，从而使计算的工作负载和弹簧冲击为最佳目标值。
  4. 在表格中选择弹簧收尾设计[4.24].
  5. 设置卸载弹簧的相应长度。[4.27]
  6. 点击[4.10]按钮开始弹簧计算。
  7. 检查章节[4.10]中的结果。根据不满意的结果调整弹簧尺寸 [4.1, 4.27] 同时重新计算。
  8. 对设计弹簧检查计算的安全值 [4.19]
  9. 检查弹簧工作循环参数[4.33]
  10. 章节[17]用来检查循环（疲劳）负载弹簧。
提示：详细的压缩弹簧计算信息可以查看帮助的理论章节。

4.1 弹簧设计

在本工作表中的设计方法允许定义弹簧的一个确定的松开角度尺寸。因此对于每个输入参数符合弹簧其他参数的准确值被实时计算。这些数值在输入框的右边以绿色显示。在输入框中使用"<"按键输入计算值。

警告：“预－设计”参数是为工作在恒定弹簧系数(F8<FC)下的弹簧而定义。对于弹簧承载更高力，工作冲击的实际值将比这里定义的值要低。
提示：极限力 FC值是除了受卸载弹簧长度影响之外在行[4.27]中设置。

4.10 计算

圆锥弹簧的复杂性不允许实时计算所有参数。因此，每次更改输入数据，必须手动点击“计算”按钮重新计算。

备注：如果弹簧未计算，一些输入参数将会有近似值（“～”符号）或不定义数值。

4.11 弹簧最优化。

本章节的控制用于开启计算的设计（优化）功能。 通过移动滚动条对给定的弹簧指数Dmax/Dmin, Dmin/d开始弹簧设计。在设计弹簧时，在保证目标安全[1.27]前提下，计算会优化线径越小越好。

备注：计算将在超出首选系列中挑选最近的适合线径。

4.12 检查数据。

本章节定义了设计弹簧的强度检查结果。检查通过比较所选材料[1.20]的允许应力和实际全负载弹簧应力而执行。结果安全等级[4.19] 一定不能低于目标值[1.27] 。

行 [4.18] 用于计算最大工作负载理论值，同时设计的弹簧目标安全等级也需达到。

警告：循环负载弹簧也必须检查潜在的疲劳破坏－查看章节[17] 。

4.21 最大负载。

这里定义的最大负载（极限力）是在弹簧仍工作在恒定弹簧系数下。弹簧系数随着增加的负载而增加。

提示：极限力 FC值是除了受卸载弹簧长度影响之外在行[4.27]中设置。

4.24 弹簧收尾设计。

从表中选择所需的弹簧收尾设计。

提示：具体的信息可以在帮助文件中的理论部分找到。

4.27 自由弹簧长度

设置卸载弹簧的相应长度

自由弹簧长度受最大力值[4.21]的影响，同时也受弹簧工作特性影响。极限力随着弹簧长度增加以及线性工作区域的弹簧系数增加而增大。

备注：如果输入框右边的检查框被选中，弹簧自由长度将自动按照推荐值的范围而设置。

4.33 工作循环参数

本章节定义在预压 (index 1)，完全负载 (index 8)和极限条件(index 9)各个状态下设计弹簧的工作参数。

参数含义：
F 弹簧负载（力）
s 弹簧变形（压缩量）
L 弹簧长度
t 弹簧材料的扭应力
k 弹簧比率
工作循环参数仅在执行弹簧计算后显示。(查看 [4.10])

 

方形线和棒螺旋圆锥压缩弹簧. [5]

螺旋线做成的圆锥形弹簧，工作线圈之间间隙恒定，可以吸收轴向的外部作用力。行径为16mm以下的弹簧通常为冷成型。热成型弹簧一定用于大尺寸，线径超过10mm。

随着圆锥弹簧压缩量的增加，工作线圈渐渐地互相接触（最大直径的线圈最先接触） 。这些线圈在之后的压缩变形中产生的弹簧系数不在起作用。工作特性因此可以被分为两个区域：

  1. 线性工作区域（恒定弹簧系数） - F<FC
  2. 递增工作区域－在第一个线圈接触以后- F>FC

极限力FC依据所选自由弹簧长度尺寸 L0。随着弹簧长度尺寸的增加，极限力FC 和线性工作区域的弹簧系数随之增加。

弹簧设计流程.

  1. 设置工作循环的运行参数（负载方式，冲击力）[5.2 - 5.4]
  2. 在输入区域设置预定弹簧尺寸 [5.5 - 5.10], 在计算的设计（优化）功能中选一[5.12].
  3. 依据计算得出的推荐值（绿色单元）调整弹簧尺寸，从而使计算的工作负载和弹簧冲击为最佳目标值。
  4. 在表格中选择弹簧收尾设计[5.25].
  5. 设置卸载弹簧的相应长度。 [5.28]
  6. 点击[5.11]按钮开始弹簧计算。
  7. 检查章节[5.11]中的结果。根据不满意的结果调整弹簧尺寸 [5.1，5.28] 同时重新计算。
  8. 对设计弹簧检查计算的安全值[5.20]
  9. 检查弹簧工作循环参数 [5.34]
  10. 章节[17]用来检查循环（疲劳）负载弹簧。
提示：详细的压缩弹簧计算信息可以查看帮助的理论章节。

5.1 弹簧设计

在本工作表中的设计方法允许定义弹簧的一个确定的松开角度尺寸。因此对于每个输入参数符合弹簧其他参数的准确值被实时计算。这些数值在输入框的右边以绿色显示。在输入框中使用"<"按键输入计算值。

警告：“预－设计”参数是为工作在恒定弹簧系数(F8<FC)下的弹簧而定义。对于弹簧承载更高力，工作冲击的实际值将比这里定义的值要低。

提示：极限力 FC值是除了受卸载弹簧长度影响之外在行[5.28]中设置。

5.11 计算

圆锥弹簧的复杂性不允许实时计算所有参数。因此，每次更改输入数据，必须手动点击“计算”按钮重新计算。

备注：如果弹簧未计算，一些输入参数将会有近似值（“～”符号）或不定义数值。

5.12 弹簧最优化。

本章节的控制用于开启计算的设计（优化）功能。 通过移动滚动条对给定的弹簧指数Dmax/Dmin, Dmin/d开始弹簧设计。在设计弹簧时，在保证目标安全[1.27]前提下，计算会优化线径越小越好。

5.13 检查数据。

本章节定义了设计弹簧的强度检查结果。检查通过比较所选材料[1.20]的允许应力和实际全负载弹簧应力而执行。结果安全等级[5.20] 一定不能低于目标值[1.27] 。

行 [5.19] 用于计算最大工作负载理论值，同时设计的弹簧目标安全等级也需达到。

警告：循环负载弹簧也必须检查潜在的疲劳破坏－查看章节[17] 。

5.22 最大负载。

这里定义的最大负载（极限力）是在弹簧仍工作在恒定弹簧系数下。弹簧系数随着增加的负载而增加。

提示：极限力 FC值是除了受卸载弹簧长度影响之外在行[5.28]中设置。

5.25 弹簧收尾设计。

从表中选择所需的弹簧收尾设计。

提示：具体的信息可以在帮助文件中的理论部分找到。

5.28 自由弹簧长度

设置卸载弹簧的相应长度

自由弹簧长度受最大力值[5.22]的影响，同时也受弹簧工作特性影响。极限力随着弹簧长度增加以及线性工作区域的弹簧系数增加而增大。

备注：如果输入框右边的检查框被选中，弹簧自由长度将自动按照推荐值的范围而设置。

5.34 工作循环参数

本章节定义在预压 (index 1)，完全负载 (index 8)和极限条件(index 9)各个状态下设计弹簧的工作参数。

参数含义：
F 弹簧负载（力）
s 弹簧变形（压缩量）
L 弹簧长度
t 弹簧材料的扭应力
k 弹簧比率
工作循环参数仅在执行弹簧计算后显示。(查看 [5.11])

 

盘形弹簧. [6]

被挖空截取的圆锥环形孔，能够吸收外部轴向力带来的相互挤压。弹簧的截面通常为方形。大尺寸的弹簧(t>6mm)通常磨平接触面。

盘形弹簧设计用于高负载低变形。可以分开独立使用或成组使用。当成组使用的时候，必须计算摩擦效应。成组的摩擦计算为每层负载的3－5％。工作负载必须相应的增加。

盘形弹簧参数曲线的形状受相应高度h0/t影响很大。在高度值较低的情况下，弹簧显现线性特性；随着比率增大，曲线明显降低。

弹簧设计流程.

  1. 设置工作循环的运行参数（负载方式，冲击力以及相应变形量）[6.2 - 6.5]
  2. 在输入区域设置预定弹簧尺寸[6.8 - 6.12], 在数据库 [6.14]里挑选弹簧或使用其中之一的功能[6.15]
  3. 依据计算得出的推荐值（绿色单元）调整弹簧尺寸，从而使计算的工作负载和弹簧冲击为最佳目标值。
  4. 设置弹簧的允许应力 [6.30]
  5. 点击[6.13]按钮开始弹簧计算。
  6. 检查章节[6.13]中的结果。根据不满意的结果调整弹簧尺寸同时重新计算。
  7. 对设计弹簧检查计算的安全值[6.34]
  8. 检查弹簧工作循环参数 [6.35]
  9. 章节[17]用来检查循环（疲劳）负载弹簧。
备注: 该计算设计用于没有加工接触表面的盘形弹簧。另外，计算没有计入摩擦效应。
提示：盘形弹簧计算的具体信息可以在理论帮助文档中的找到。

6.1 弹簧设计

在本工作表中的设计方法允许定义弹簧的一个确定的松开角度尺寸。因此对于每个输入参数符合弹簧其他参数的准确值被实时计算。这些数值在输入框的右边以绿色显示。在输入框中使用"<"按键输入计算值。

6.5 最大允许弹簧变形

在选择表中挑选允许比例的弹簧变形量。

对于静态负载弹簧，弹簧工作变形不得超出最大变形量[6.19]的75 – 80%。若弹簧承载循环（疲劳）负载，通常允许50%变形。

6.6 组合中的平行叠片数

同方向叠片组合

提示：平行组装增加总的弹簧硬度（弹簧比率）。同时弹簧的负载空间增加。

6.7 在一堆叠中的连续组合数

叠片或叠片组反向堆叠组装

提示：叠片的连续组合减小弹簧的总硬度（弹簧比率）

6.13 Calculation. 计算

盘形弹簧的复杂性不允许对弹簧所有参数进行实时计算。因此，一旦改变每个输入参数，必须手动点击“计算”按钮重新计算。

备注：如果弹簧未计算，一些输入参数将会有近似值（“～”符号）或不定义数值。

6.14 弹簧选择

在选择表中你可以找到常用加工尺寸的盘形弹簧数据库。表中弹簧尺寸定义为"De x Di x t x h".

备注：计算中SI单位表中定义由Schnorr GmbH提供的弹簧尺寸（带有“*”符号的指定弹簧符合DIN2093）。计算中的英制单位使用由 Key Bellevilles，Inc and WCL公司制造的弹簧，
警告：一旦从表中选择了弹簧，程序将自动设计成组叠片数的满意值[6.6, 6.7]。

6.15 搜索弹簧。

本章节用于自动设计（搜索）满足尺寸要求的盘形弹簧

在选择表中设置来自目标工作冲击[6.4]的允许偏差和最大允许成组叠片数。一旦点击“首个搜索”按键，程序将再表格 [6.14]中搜索首个弹簧，在保证最小安全系数的同时符合所有定义的要求。

6.22 最大允许负载。

理论上确定最大工作负载值，弹簧的最大压力[6.31]不会超过允许极限[6.30]同时满足允许弹簧变形。

6.29 强度检查。

盘形弹簧出现的应力更加复杂。最大应力（压力）产生于内部最高边。张力出现在底部外圈。最大压应力用于静态负载下的强度检查。循环（疲劳）负载弹簧，张力需检查。

本章节定义静态负载弹簧的强度检查结果。通过使用材料的允许应力[6.30]和完全负载弹簧最大压力 [6.31]的比较来执行检查。安全等级的结果不能低于推荐值[6.33]。

警告：循环负载弹簧必须同时检查潜在的疲劳破坏－查看章节[17]。

6.30 允许压应力

输入弹簧材料的允许压应力。

备注：如果输入区域的右边检查框被选中，所选材料的允许应力将自动被设置[1.6]。

6.33 推荐安全等级。

所选材料[1.6]的推荐安全等级根据章节[1.21]中定义的工作条件来评估。

6.35 工作循环参数

本章节定义在预压 (index 1)，完全负载 (index 8)和极限条件(index 9)各个状态下设计弹簧的工作参数。

参数含义：
F 弹簧负载（力）
s 弹簧变形（压缩量）
L 弹簧长度
sP 最大压力
k 弹簧比率
工作循环参数仅在执行弹簧计算后显示。(查看 [6.13])

 

圆线和棒螺旋圆柱拉伸弹簧. [7]

螺旋的线圈做成的圆柱形弹簧，工作线圈之间为恒定间隙，可以吸收外部轴向力。线径约为16mm的弹簧线圈为冷成型。热成型弹簧一定是用于线径大于10mm的高负载产品上。

弹簧设计流程.

  1. 在表中选择适合的弹簧设计[7.1]
  2. 设置工作循环的运行参数（工作负载和弹簧冲击） [7.4 - 7.6]
  3. 在输入区域设置预定弹簧尺寸 [7.8 - 7.10], 在计算的设计（优化）功能中选一[7.11].
  4. 依据计算得出的推荐值（绿色单元）调整弹簧尺寸，从而使计算的工作负载和弹簧冲击为最佳目标值。
  5. 对设计弹簧检查计算的安全值 [7.18]
  6. 在表格 [7.20] 中选择目标弹簧挂钩设计，在行 [7.22]中设置其高度。
  7. 在行[7.24, 7.25]中设置相应的弹簧内应力（内应力弹簧）或卸载弹簧长度（无内应力弹簧）
  8. 如果需要，检查和调整章节[7.2]中弹簧设计参数。
  9. 检查弹簧工作循环参数[7.31]
  10. 章节[17]用来检查循环（疲劳）负载弹簧。
推荐：考虑到固定卡钩的形状和设计会影响到弹簧的使用寿命以及无法做到完美的喷丸效果，不推荐使用拉伸弹簧于疲劳负载。如果必须使用拉伸弹簧承载疲劳负载，推荐避免使用固定卡钩而选择其他类型的弹簧固定方式。
警告：弹簧负载在固定卡钩处会产生应力集中，并且明显大于弹簧线圈中的计算应力。因此推荐检查固定卡钩负载、
提示：具体的拉伸弹簧计算信息可以在帮助文件中理论部分找到。

7.1弹簧类型

拉伸弹簧使用于两种基本设计：

  1. 预压弹簧.
     冷成型拉伸弹簧适合预应力加工，因此工作线圈封闭。预压弹簧可以增加弹簧的负载容量。对于指定长度弹簧变形，必须使用无预压的更高负载。预压产生于弹簧线圈的卷绕过程中。尺寸大小依据使用的材料，弹簧指数和卷绕方式。
  2. 无内部预压弹簧.
    由于技术原因如果没有必要，可以使用松的线圈弹簧，没有预压 ，工作线圈之间有间隙。自由状态下的线圈间距通常为 0.2*D < p < 0.4*D。
备注：热成型弹簧和方形线圈弹簧总是无内应力生产。

7.2 弹簧设计

在本工作表中的设计方法允许定义弹簧的一个确定的松开角度尺寸。因此对于每个输入参数符合弹簧其他参数的准确值被实时计算。这些数值在输入框的右边以绿色显示。在输入框中使用"<"按键输入计算值。

7.11 弹簧最优化。

本章节的控制用于开启计算的设计（优化）功能。

当设计弹簧时，计算将试着最优化尺寸从而线径在保证目标安全前提下越小越好。 [1.27].

备注：对给出的弹簧指数D/d时设计弹簧，计算将在超出首选系列中挑选最接近的适合线径。

7.12 检查数据

本章节定义了设计弹簧的强度检查结果。检查通过比较所选材料[1.20]的允许应力和实际全负载弹簧应力而执行。结果安全等级[7.18] 一定不能低于目标值[1.27] 。

行 [7.16，7.17] 用于计算最大工作负载和弹簧冲击的理论值，同时设计的弹簧目标安全等级也需达到。

备注：这里使用的计算仅执行弹簧工作线圈的强度检查，并没有考虑到任何的在固定卡钩处的应力集中。
警告：循环负载弹簧也必须检查潜在的疲劳破坏－查看章节[17] 。

7.20 弹簧收尾设计

从表中选择所需的弹簧收尾设计。

弹簧负载在固定卡钩处产生应力集中同时应力明显大于弹簧线圈处的计算应力。这就是为什么有时候弹簧使用不同的安装方式。

备注：热成型弹簧和循环负载弹簧通常不使用弹簧卡钩。
提示：具体的信息可以在帮助文件中的理论部分找到。

7.22 弹簧卡钩高度。

弹簧卡钩的高度根据不同类型的弹簧而定，它们的推荐极限值被指定。对于无固定卡钩的弹簧，这一项目为工作线圈的末端到固定弹簧点之间的距离。（查看下图）

提示：具体的信息可以在帮助文件中的理论部分找到。

7.24 内应力

内应力产生于钢丝绕线的过程中，其大小依据所选材料，弹簧指数和绕线方法。线圈间存在间隙的弹簧内应力为零。

备注：若输入区域右侧的检查框被选中，弹簧内应力将在推荐值的范围内自动设置。
提示：具体的信息可以在帮助文件中的理论部分找到。

7.25 自由弹簧长度

输入无内应力弹簧的自由长度。

备注：若输入区域右侧的检查框被选中，弹簧内应力将在推荐值的范围内自动设置。

7.31 工作循环参数

本章节定义在预压 (index 1)，完全负载 (index 8)和极限条件(index 9)各个状态下设计弹簧的工作参数。

参数含义：
F 弹簧负载（力）
s 弹簧变形（拉伸量）
L 弹簧长度
t 弹簧材料的扭应力

 

方形线和棒螺旋圆柱拉伸弹簧. [8]

螺旋的线圈做成的圆柱形弹簧，工作线圈之间为恒定间隙，可以吸收外部轴向力。线径约为16mm的弹簧线圈为冷成型。热成型弹簧一定是用于线径大于10mm的高负载产品上。

弹簧设计流程..

  1. 设置工作循环的运行参数（工作负载和弹簧冲击） [8.2 - 8.4]
  2. 在输入区域设置预定弹簧尺寸[8.6 - 8.9],在计算的设计（优化）功能中选一 [8.10].
  3. 依据计算得出的推荐值（绿色单元）调整弹簧尺寸，从而使计算的工作负载和弹簧冲击为最佳目标值。
  4. 对设计弹簧检查计算的安全值 [8.17]
  5. 在表格 [8.19] 中选择目标弹簧挂钩设计，在行 [8.21]中设置其高度。
  6. 设置卸载弹簧长度 [8.23]
  7. 检查弹簧工作循环参数[8.29]
  8. 章节[17]用来检查循环（疲劳）负载弹簧。
推荐：考虑到固定卡钩的形状和设计会影响到弹簧的使用寿命以及无法做到完美的喷丸效果，不推荐使用拉伸弹簧于疲劳负载。如果必须使用拉伸弹簧承载疲劳负载，推荐避免使用固定卡钩而选择其他类型的弹簧固定方式。
警告：弹簧负载在固定卡钩处会产生应力集中，并且明显大于弹簧线圈中的计算应力。因此推荐检查固定卡钩负载、
提示：具体的拉伸弹簧计算信息可以在帮助文件中理论部分找到。

8.1 弹簧设计

在本工作表中的设计方法允许定义弹簧的一个确定的松开角度尺寸。因此对于每个输入参数符合弹簧其他参数的准确值被实时计算。这些数值在输入框的右边以绿色显示。在输入框中使用"<"按键输入计算值。

8.10 弹簧最优化。

 

本章节的控制用于开启计算的设计（优化）功能。

当设计弹簧时，计算将试着最优化尺寸从而线径在保证目标安全前提下越小越好。 [1.27].

8.11 检查数据

本章节定义了设计弹簧的强度检查结果。检查通过比较所选材料[1.20]的允许应力和实际全负载弹簧应力而执行。结果安全等级[8.17] 一定不能低于目标值[1.27] 。

行 [8.15,8.16] 用于计算最大工作负载和弹簧冲击的理论值，同时设计的弹簧目标安全等级也需达到。

备注：这里使用的计算仅执行弹簧工作线圈的强度检查，并没有考虑到任何的在固定卡钩处的应力集中。
警告：循环负载弹簧也必须检查潜在的疲劳破坏－查看章节[17] 。

8.19 弹簧收尾设计

由于产生在挂钩处的应力集中，方形线弹簧通常使用不同的弹簧固定方式。

提示：具体的信息可以在帮助文件中的理论部分找到。

8.21 弹簧卡钩高度。

弹簧卡钩的高度根据不同类型的弹簧而定，它们的推荐极限值被指定。对于无固定卡钩的弹簧，这一项目为工作线圈的末端到固定弹簧点之间的距离。（查看下图）

提示：具体的信息可以在帮助文件中的理论部分找到。

8.23 自由弹簧长度

输入卸载弹簧的自由长度。

备注：若输入区域右侧的检查框被选中，弹簧内应力将在推荐值的范围内自动设置。

8.29 工作循环参数

本章节定义在预压 (index 1)，完全负载 (index 8)和极限条件(index 9)各个状态下设计弹簧的工作参数。

参数含义：
F 弹簧负载（力）
s 弹簧变形（拉伸量）
L 弹簧长度
t 弹簧材料的扭应力

 

盘旋弹簧. [9]

弹簧由带状方形截面的线卷绕成阿基米德涡[螺旋]线，工作线圈间为恒定间距，承载卷绕方向的扭力。

弹簧设计流程.

  1. 设置工作循环的运行参数（工作负载和弹簧冲击）[9.2 - 9.4]
  2. 在输入区域设置预定弹簧尺寸 [9.6 - 9.10], 在计算的设计（优化）功能中选一 [9.11].
  3. 依据计算得出的推荐值（绿色单元）调整弹簧尺寸，从而使计算的工作负载和弹簧冲击为最佳目标值。
  4. 对设计弹簧检查计算的安全值 [9.18]
  5. 检查弹簧工作循环参数 [9.26]
  6. 章节[17]用来检查循环（疲劳）负载弹簧。
该计算用于设计固定端部的盘形弹簧。
提示：具体的盘形弹簧设计信息可以在帮助文件中的理论部分找到。

9.1 弹簧设计

在本工作表中的设计方法允许定义弹簧的一个确定的松开角度尺寸。因此对于每个输入参数符合弹簧其他参数的准确值被实时计算。这些数值在输入框的右边以绿色显示。在输入框中使用"<"按键输入计算值。

9.11 弹簧最优化。

本章节的控制用于启动计算的设计（优化)功能。对于给定的比率Ri/t, b/t, a0/t，通过移动滚动条来开始弹簧设计。当设计弹簧时，计算将试着最优化尺寸从而线径在保证目标安全[1.27]前提下越小越好。

备注：计算将在超出的预选项目中选择最近的适合带的厚度。

9.12 检查数据。

本章节定义了设计弹簧的强度检查结果。检查通过比较所选材料[1.20]的允许应力和实际全负载弹簧应力而执行。结果安全等级[9.18] 一定不能低于目标值[1.27] 。

行 [9.16，9.17] 用于计算最大工作负载和弹簧冲击的理论值，同时设计的弹簧目标安全等级也需达到。

警告：循环负载弹簧也必须检查潜在的疲劳破坏－查看章节[17] 。

9.26 工作循环参数

本章节定义在预压 (index 1)，完全负载 (index 8)和极限条件(index 9)各个状态下设计弹簧的工作参数。

参数含义：
M 弹簧负载（扭力）
n 工作线圈数
α 弹簧角度偏移（扭曲）
δ 引脚角度
б 弹簧材料弯曲应力

 

圆线螺旋圆柱扭力弹簧. [10]

螺旋线做的圆柱形弹簧，工作线圈间为恒定间距，能够吸收线圈缠绕方向或反方向的外部力。弹簧线径接近约16mm的通常为冷拉线。热成形用于线径超过10mm的强度负载弹簧

扭簧有两种基本设计：密紧线圈和松弛线圈（线圈间距）。如果是静态负载，推荐使用密紧弹簧。松弛弹簧适合用于疲劳负载。

弹簧设计流程.

  1. 设置工作循环的运行参数（工作负载和弹簧冲击）[10.2 - 10.4]
  2. 在输入区域设置预定弹簧尺寸[10.6 - 10.8],在计算的设计（优化）功能中选一[10.9].
  3. 依据计算得出的推荐值（绿色单元）调整弹簧尺寸，从而使计算的工作负载和弹簧冲击为最佳目标值。
  4. 对设计弹簧检查计算的安全值 [10.16]
  5. 在表格[10.18]中选择弹簧引脚设计
  6. 设置弹簧线圈部分的相应长度[10.21]
  7. 检查弹簧工作循环参数[10.27]
  8. 章节[17]用来检查循环（疲劳）负载弹簧。
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。
警告：弯曲引脚弹簧在折弯点会产生扭力集中，这个应力大于在弹簧线圈中的计算应力。因此推荐检查引脚负载。
提示：扭簧计算的具体信息可以在帮助的理论部分找到。

10.1 弹簧设计

在本工作表中的设计方法允许定义弹簧的一个确定的松开角度尺寸。因此对于每个输入参数符合弹簧其他参数的准确值被实时计算。这些数值在输入框的右边以绿色显示。在输入框中使用"<"按键输入计算值。

10.9 弹簧优化

本章节的控制用于启动计算的设计（优化)功能。

当设计弹簧时，计算将试着最优化尺寸从而线径在保证目标安全[1.27]前提下越小越好。

备注：对给出的弹簧指数D/d时设计弹簧，计算将在超出首选系列中挑选最接近的适合线径。

10.10 检查数据

本章节定义了设计弹簧的强度检查结果。检查通过比较所选材料[1.20]的允许应力和实际全负载弹簧应力而执行。结果安全等级[10.16] 一定不能低于目标值[1.27] 。

行 [10.14，10.15] 用于计算最大工作负载和弹簧冲击的理论值，同时设计的弹簧目标安全等级也需达到。

备注：这里的计算仅对工作线圈的应力执行强度检查，不会考虑到在弹簧引脚上的任何可能性的应力集中。
警告：循环负载弹簧也必须检查潜在的疲劳破坏－查看章节[17] 。

10.18 弹簧收尾设计

在表中选择目标弹簧收尾设计

提示：具体信息可以在帮助的理论部分找到。

10.21 线圈部分长度

设置线圈部分相应长度

备注：若输入区域右侧的检查框被选中，弹簧内应力将在推荐值的范围内自动设置。

10.25 完全负载弹簧尺寸

功能变形（引脚偏移）导致弹簧尺寸变化。负载下沿着卷绕方向的弹簧直径减小。 另外：封闭卷绕弹簧长度增加。

10.27 工作循环参数

本章节定义在预压 (index 1)，完全负载 (index 8)和极限条件(index 9)各个状态下设计弹簧的工作参数。

参数含义：
M 弹簧负载（扭力）
α 弹簧角度偏移（扭曲）
δ 引脚角度
б 弹簧材料弯曲应力

 

方形线和螺旋圆柱扭簧. [11]

螺旋线做的圆柱形弹簧，工作线圈间为恒定间距，能够吸收线圈缠绕方向或反方向的外部力。弹簧线径接近约16mm的通常为冷拉线。热成形用于线径超过10mm的强度负载弹簧

扭簧有两种基本设计：密紧线圈和松弛线圈（线圈间距）。如果是静态负载，推荐使用密紧弹簧。松弛弹簧适合用于疲劳负载。

弹簧设计流程.

  1. 设置工作循环的运行参数（工作负载和弹簧冲击） [11.2 - 11.4]
  2. 在输入区域设置预定弹簧尺寸 [11.6 - 11.8], 在计算的设计（优化）功能中选一[11.10].
  3. 依据计算得出的推荐值（绿色单元）调整弹簧尺寸，从而使计算的工作负载和弹簧冲击为最佳目标值。
  4. 对设计弹簧检查计算的安全值
  5. 在表格[11.19]中选择弹簧引脚设计
  6. 设置弹簧线圈部分的相应长度[11.22]
  7. 检查弹簧工作循环参数 [11.28]
  8. 章节[17]用来检查循环（疲劳）负载弹簧。
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。
警告：弯曲引脚弹簧在折弯点会产生扭力集中，这个应力大于在弹簧线圈中的计算应力。因此推荐检查引脚负载。
提示：扭簧计算的具体信息可以在帮助的理论部分找到。

11.1弹簧设计

在本工作表中的设计方法允许定义弹簧的一个确定的松开角度尺寸。因此对于每个输入参数符合弹簧其他参数的准确值被实时计算。这些数值在输入框的右边以绿色显示。在输入框中使用"<"按键输入计算值。

11.10 弹簧优化

本章节的控制用于启动计算的设计（优化)功能。

当设计弹簧时，计算将试着最优化尺寸从而线厚在保证目标安全[1.27]前提下越小越好。

备注：对给出的弹簧指数D/t时设计弹簧，计算将在超出首选系列中挑选最接近的适合线厚度。

11.11 检查数据

本章节定义了设计弹簧的强度检查结果。检查通过比较所选材料[1.20]的允许应力和实际全负载弹簧应力而执行。结果安全等级[11.17] 一定不能低于目标值[1.27] 。

行 [11.15，11.16] 用于计算最大工作负载和弹簧冲击的理论值，同时设计的弹簧目标安全等级也需达到。

备注：这里的计算仅对工作线圈的应力执行强度检查，不会考虑到在弹簧引脚上的任何可能性的应力集中。
警告：循环负载弹簧也必须检查潜在的疲劳破坏－查看章节[17] 。

11.19 弹簧收尾设计

从列表中选择目标弹簧收尾设计

提示：详细信息可以在帮助的理论部分找到。

11.22 工作线圈长度。

设置工作线圈部分的相应长度。

备注：如果输入区域的右侧检查框被选，弹簧长度将在推荐值的范围内自动设置。

11.26 全负载弹簧尺寸。

扭簧的功能变形导致其尺寸变化。在负载过程中弹簧线圈缠绕方向上的弹簧直径减小。另外，封闭缠绕弹簧长度增加。

11.28 工作循环参数

本章节定义在预压 (index 1)，完全负载 (index 8)和极限条件(index 9)各个状态下设计弹簧的工作参数。

参数含义：
M 弹簧负载（扭力）
α 弹簧角度偏移（扭曲）
δ 引脚角度
б 弹簧材料弯曲应力

 

圆截面扭矩杆弹簧 [12]

根据承载扭矩圆截面细长杆原则设计弹簧。杆的末端通常用轴套固定。有时一端做成正方形从而便于安装。

弹簧设计流程.

  1. 设置工作循环的运行参数（工作负载和弹簧冲击） [12.2 - 12.4]
  2. 在输入区域设置预定弹簧尺寸 [12.6, 12.7], 在计算的设计（优化）功能中选一[12.8].
  3. 依据计算得出的推荐值（绿色单元）调整弹簧尺寸，从而使计算的工作负载和弹簧冲击为最佳目标值。
  4. 对设计弹簧检查计算的安全值 [12.15]
  5. 检查弹簧工作循环参数 [12.16]
  6. 章节[17]用来检查循环（疲劳）负载弹簧。
备注：扭矩杆弹簧必须考虑弯曲应力安全保护
提示：扭矩杆弹簧计算的具体信息可以在帮助文档的理论部分找到。

12.1 弹簧设计

在本工作表中的设计方法允许定义弹簧的一个确定的松开角度尺寸。因此对于每个输入参数符合弹簧其他参数的准确值被实时计算。这些数值在输入框的右边以绿色显示。在输入框中使用"<"按键输入计算值。

12.8 弹簧优化

点击按键你将设计一个满意尺寸的弹簧。设计弹簧时计算试着优化尺寸从而杆的直径在保证安全等级 [1.27]下仅可能的小。

备注：计算将在超出的预选项目中选择最近的适合杆直径

12.9 检查数据

本章节定义了设计弹簧的强度检查结果。检查通过比较所选材料[1.20]的允许应力和实际全负载弹簧应力而执行。结果安全等级[12.15] 一定不能低于目标值[1.27] 。

行 [12.13，12.14] 用于计算最大工作负载和弹簧冲击的理论值，同时设计的弹簧目标安全等级也需达到。

警告：循环负载弹簧也必须检查潜在的疲劳破坏－查看章节[17] 。

12.16 工作循环参数

本章节定义在预压 (index 1)，完全负载 (index 8)和极限条件(index 9)各个状态下设计弹簧的工作参数。

参数含义：
M 弹簧负载（扭力）
α 弹簧角度偏移（扭曲）
t 弹簧材料的扭应力

 

方形截面扭矩 [13]

根据承载扭矩方形截面细长杆原则设计弹簧

弹簧设计流程.

  1. 设置工作循环的运行参数（工作负载和弹簧冲击） [13.2 - 13.4]
  2. 在输入区域设置预定弹簧尺寸[13.6 - 13.8],在计算的设计（优化）功能中选一[13.9].
  3. 依据计算得出的推荐值（绿色单元）调整弹簧尺寸，从而使计算的工作负载和弹簧冲击为最佳目标值。
  4. 对设计弹簧检查计算的安全值
  5. 检查弹簧工作循环参数[13.17]
  6. 章节[17]用来检查循环（疲劳）负载弹簧。
备注：扭矩杆弹簧必须考虑弯曲应力安全保护
提示：扭矩杆弹簧计算的具体信息可以在帮助文档的理论部分找到。

13.1 弹簧设计

在本工作表中的设计方法允许定义弹簧的一个确定的松开角度尺寸。因此对于每个输入参数符合弹簧其他参数的准确值被实时计算。这些数值在输入框的右边以绿色显示。在输入框中使用"<"按键输入计算值。

13.9 弹簧优化

本章节的控制用于启动计算的设计（优化)功能。

设计弹簧时计算试着优化尺寸从而杆的厚度在保证安全等级 [1.27]下仅可能的小。

备注：对给出的比率b/t时设计弹簧，计算将在超出首选系列中挑选最接近的适合线厚度。

13.10 检查数据

本章节定义了设计弹簧的强度检查结果。检查通过比较所选材料[1.20]的允许应力和实际全负载弹簧应力而执行。结果安全等级[13.16] 一定不能低于目标值[1.27] 。

行 [13.14，13.15] 用于计算最大工作负载和弹簧冲击的理论值，同时设计的弹簧目标安全等级也需达到。

警告：循环负载弹簧也必须检查潜在的疲劳破坏－查看章节[17] 。

13.17工作循环参数

本章节定义在预压 (index 1)，完全负载 (index 8)和极限条件(index 9)各个状态下设计弹簧的工作参数。

参数含义：
M 弹簧负载（扭力）
α 弹簧角度偏移（扭曲）
t 弹簧材料的扭应力

 

恒定截面片弹簧. [14]

基于截面为方形的细长杆承受弯曲负载的弹簧。用于悬臂弹簧（固定一端面），或杆（固定两端面）。有方形，三角形或梯形弹簧被使用。

弹簧设计流程.

  1. 在表格[14.1, 14.2]中选择相应弹簧设计和形状.
  2. 设置工作循环的运行参数（工作负载和弹簧冲击）[14.4 - 14.6]
  3. 在输入区域设置预定弹簧尺寸 [14.8 - 14.11], 在计算的设计（优化）功能中选一 [14.12].
  4. 依据计算得出的推荐值（绿色单元）调整弹簧尺寸，从而使计算的工作负载和弹簧冲击为最佳目标值。
  5. 对设计弹簧检查计算的安全值
  6. 检查弹簧工作循环参数[14.20]
  7. 章节[17]用来检查循环（疲劳）负载弹簧。
推荐：弹簧变形一定不能超过弹簧功能长度的30％。对于高变形的弹簧，实际变形量可能与理论计算值有所区别。
提示：片弹簧计算的具体信息可以在帮助文档的理论部分找到。

14.3 弹簧设计

在本工作表中的设计方法允许定义弹簧的一个确定的松开角度尺寸。因此对于每个输入参数符合弹簧其他参数的准确值被实时计算。这些数值在输入框的右边以绿色显示。在输入框中使用"<"按键输入计算值。

14.12 弹簧优化

本章节的控制用于启动计算的设计（优化)功能。

设计弹簧时计算试着优化尺寸从而片厚度在保证安全等级 [1.27]下仅可能的小。

备注：计算将在超出的预选项目中根据给定的比率L/b选择最近的适合片厚度。

14.13 检查数据

本章节定义了设计弹簧的强度检查结果。检查通过比较所选材料[1.20]的允许应力和实际全负载弹簧应力而执行。结果安全等级[14.19] 一定不能低于目标值[1.27] 。

行 [14.17，14.18] 用于计算最大工作负载和弹簧冲击的理论值，同时设计的弹簧目标安全等级也需达到。

警告：循环负载弹簧也必须检查潜在的疲劳破坏－查看章节[17] 。

14.20 工作循环参数

本章节定义在预压 (index 1)，完全负载 (index 8)和极限条件(index 9)各个状态下设计弹簧的工作参数。

参数含义：
F 弹簧负载（力）
s 弹簧变形量
б 弹簧材料弯曲应力

 

抛物线片弹簧. [15]

基于截面为方形的细长杆承受弯曲负载的弹簧。用于悬臂弹簧（固定一端面），或杆（固定两端面）。通常为方形，有时也有中间厚两端为片的弹簧。

弹簧设计流程.

  1. 在表格中选择相应弹簧设计和形状.[15.1]
  2. 设置工作循环的运行参数（工作负载和弹簧冲击） [15.3 - 15.5]
  3. 在输入区域设置预定弹簧尺寸[15.7 - 15.11], 在计算的设计（优化）功能中选一 [15.12].
  4. 依据计算得出的推荐值（绿色单元）调整弹簧尺寸，从而使计算的工作负载和弹簧冲击为最佳目标值。
  5. 对设计弹簧检查计算的安全值[15.19]
  6. 检查弹簧工作循环参数 [15.20]
  7. 章节[17]用来检查循环（疲劳）负载弹簧。
推荐：弹簧变形一定不能超过弹簧功能长度的30％。对于高变形的弹簧，实际变形量可能与理论计算值有所区别。
提示：片弹簧计算的具体信息可以在帮助文档的理论部分找到。

15.2 弹簧设计

在本工作表中的设计方法允许定义弹簧的一个确定的松开角度尺寸。因此对于每个输入参数符合弹簧其他参数的准确值被实时计算。这些数值在输入框的右边以绿色显示。在输入框中使用"<"按键输入计算值。

15.12 弹簧优化

本章节的控制用于启动计算的设计（优化)功能。

设计弹簧时计算试着优化尺寸从而片厚度在保证安全等级 [1.27]下仅可能的小。

备注：计算将在超出的预选项目中根据给定的比率L/b选择最近的适合片厚度。

15.13 检查数据

本章节定义了设计弹簧的强度检查结果。检查通过比较所选材料[1.20]的允许应力和实际全负载弹簧应力而执行。结果安全等级[15.19] 一定不能低于目标值[1.27] 。

行 [15.17，15.18] 用于计算最大工作负载和弹簧冲击的理论值，同时设计的弹簧目标安全等级也需达到。

警告：循环负载弹簧也必须检查潜在的疲劳破坏－查看章节[17] 。

15.20 工作循环参数

本章节定义在预压 (index 1)，完全负载 (index 8)和极限条件(index 9)各个状态下设计弹簧的工作参数。

Meaning of the parameters: 参数含义：
F 弹簧负载（力）
s 弹簧变形量弹簧负载（力）
б 弹簧材料弯曲应力

 

叠板弹簧. [16]

以承载弯曲应力的一叠方形截面细长杆为原则的弹簧

弹簧设计流程.

  1. 在表中选择弹簧片的相应形状[16.1]
  2. 设置工作循环的运行参数（工作负载和弹簧冲击） [16.3 - 16.5]
  3. 在输入区域设置预定弹簧尺寸 [16.7 - 16.11], 在计算的设计（优化）功能中选一 [16.12].
  4. 依据计算得出的推荐值（绿色单元）调整弹簧尺寸，从而使计算的工作负载和弹簧冲击为最佳目标值。
  5. 对设计弹簧检查计算的安全值[16.19]
  6. 检查弹簧工作循环参数[16.20]
  7. 章节[17]用来检查循环（疲劳）负载弹簧。
推荐：弹簧变形一定不能超过弹簧功能长度的15％。对于高变形的弹簧，实际变形量可能与理论计算值有所区别。
备注：这里的计算并不考虑弹簧片之间的摩擦影响。
提示：片弹簧计算的具体信息可以在帮助文档的理论部分找到。

16.2 弹簧设计

在本工作表中的设计方法允许定义弹簧的一个确定的松开角度尺寸。因此对于每个输入参数符合弹簧其他参数的准确值被实时计算。这些数值在输入框的右边以绿色显示。在输入框中使用"<"按键输入计算值。

16.7 额外的全长片数目

全长弹簧片，恒定截面方形。这些片被加入弹簧原因如下：

16.12 弹簧优化

本章节的控制用于启动计算的设计（优化)功能。

设计弹簧时计算试着优化尺寸从而片的厚度在保证安全等级 [1.27]下仅可能的小。

备注：计算将在超出的预选项目中根据给定的比率L/b选择最近的适合片厚度。

16.13 检查数据

本章节定义了设计弹簧的强度检查结果。检查通过比较所选材料[1.20]的允许应力和实际全负载弹簧应力而执行。结果安全等级[16.19] 一定不能低于目标值[1.27] 。

行 [16.17，16.18] 用于计算最大工作负载和弹簧冲击的理论值，同时设计的弹簧目标安全等级也需达到。

警告：循环负载弹簧也必须检查潜在的疲劳破坏－查看章节[17] 。

16.20 工作循环参数

本章节定义在预压 (index 1)，完全负载 (index 8)和极限条件(index 9)各个状态下设计弹簧的工作参数。

参数含义：
F 弹簧负载（力）
s 弹簧变形量
б 弹簧材料弯曲应力

 

疲劳负载弹簧负载能力检查. [17]

本节设计执行循环（疲劳）负载弹簧强度检查，也就是弹簧工作寿命大于105 。 检查通过比较所选材料 [17.8]的允许应力和实际全负载弹簧应力而执行。[17.4]

检查流程

  1. 在表[17.1]中选择适合的弹簧类别。
  2. 选择目标弹簧寿命[17.2]
  3. 设置弹簧材料的耐力极限[17.6]
  4. 检查弹簧防疲劳破坏的安全等级[17.10]

如果弹簧不能满足耐力检查，坚持下面的建议的同时重复设计：

17.2 弹簧目标寿命。

疲劳负载弹簧的两个范围是明显的。第一个范围，极限寿命低于107 的工作循环，疲劳强度随着工作循环数增加而减小。另一个范围，无限寿命（大于 107工作循环）材料的疲劳极限保持近似不变。

17.6 耐力极限

对无限寿命弹簧设置耐力极限。如果输入区域右侧的检查框被选中，对于选定的材料耐力极限的最小值将自动被设置 [1.6]，另外弹簧的表面处理亦被选择[1.26]。

警告：耐力极限通常不仅仅受限于材料特性也和承载应力大小有关。减小零件尺寸同时耐力极限增加。这就是在最终计算时我们推荐定义材料极限时需考虑物料清单中弹簧尺寸以及制造商的规格。

17.8 额定负载下的最大疲劳强度

最大疲劳强度极限的定义是依据所选材料的疲劳极限以及使用 Smith疲劳图标而给出的弹簧负载曲线。

17.9 推荐最小安全等级

对于选定的材料[1.6]的推荐安全等级评估于定义在节[1.21]中的工作条件。

备注：这里定义的值并不综合一些其他因数，例如输入信息的精度和可靠性，设备的重要性，产品品质，等等。

设置计算，改变语言.

设置计算参数和设置系统语言的信息可以在"设置计算，改变语言".文件中找到

工作表修改（计算）.

如何修改和拓展计算工作表的常规信息可以查看"工作表（计算）修改".