螺旋圓柱扭轉彈簧.螺旋圓柱扭轉彈簧.計算的目的是對承載靜態負載，由圓截面的線或棒加工而成的螺旋圓柱扭轉彈簧進行幾何和強度設計。另外幾何和強度參數設計綜合了CAD系統。軟件提供以下任務選項：
計算理論依據專業文獻和標准EN 13906-2, DIN 2088中的數據，程序和運算法則。
計算的法則和控制可以在以下文檔中找到 "控制，結構和計算法則".
項目信息章節的目的，使用和控制可以通過鏈接文檔找到 "項目信息".
扭簧爲擁有近似恒定角度硬度的螺旋圓柱彈簧，可以吸收垂直于線圈軸心方向外力，在繞線方向産生扭矩。根據彈簧的功能，可劃分彈簧4個基本狀態：
| 彈簧狀態 | 狀態描述 | 指數 |
| 自由 | 無負載 | 0 |
| 預壓 | 彈簧承載最小工作負載 | 1 |
| 完全負載 | 彈簧承載最大工作負載 | 8 |
| 極限 | 彈簧承載極限工作負載 | 9 |
以上提到的指數用于定義給定彈簧狀態下的彈簧各個參數。
這裏扭簧的計算沒有計入彈簧內部和外部導向零件的影響，也沒有計入摩擦效應。線圈之間的摩擦也未被考慮。
彈簧設計任務可以直接解決同時允許彈簧設計，尺寸或負載選項自由。許多不同設計和尺寸的彈簧可能都符合輸入參數的要求。因此，必須重複而連續地執行各個彈簧設計。計算通過針對定性標准而創建最佳設計表格來解決任務。方案流程如下（方括號爲章節編號）
設置工作循環參數（負載方式，溫度和環境腐蝕性）以及目標安全等級 [1.1]。
選擇彈簧生産和安裝參數 [1.6]
選擇彈簧工作腳[1.11]和支持腳[1.14]設計。
選擇相應的負載模式和設置目標安全等級[1.18 - 1.19]
對于彈簧疲勞負載，設置疲勞負載模式，目標工作壽命和安全等級。[1.21-1.23]
選擇適當的彈簧制程[2.1]
根據推薦使用的範圍[2.3], 而選擇彈簧材料[2.2]
輸入作用力引腳尺寸[3.1]
設置工作循環的目標力矩[3.4]
輸入完全負載彈簧[3.8] 的工作引腳的角度位移或工作沖擊的角度[3.9]
設置彈簧設計條件的必要過濾和邊界條件[3.11]
選擇結果分類方法 [3.22] 點擊按鍵開始計算設計[3.23]
從表格中選擇適合的方案[3.24].
在節[4]中檢查設計彈簧參數.
若你需要微調一些彈簧的尺寸，使用一些輔助計算[7,8,9]來作更改。執行更改之後，輸出結果到節[4]再一次檢查彈簧是否符合所有必要測試[4.39,4.44,4.49]的要求。
在此節中，輸入基本輸入參數，確定負載方法和模式，彈簧固定設計與方式以及工作環境參數。
兩種基本負載彈簧計算：
工作環境溫度影響彈簧的恢複，表現爲彈簧在恒定作用力下的彈力減小。推薦加入該因數到彈簧設計中同時對工作溫度超過80 °C的彈簧增加適當的安全等級強度檢查。工作溫度必須得自所選彈簧材料。
彈簧工作壽命由于腐蝕效應明顯減小。腐蝕對疲勞負載彈簧有更強的作用。推薦加入該因數到彈簧的設計中同時針對強腐蝕環境增加彈簧強度檢查安全等級。同樣必須考慮彈簧材料對腐蝕影響的效應。
螺旋彈簧，給定負載彈簧線圈應力用于計算簡單的扭矩。由于整圓出現額外的彎曲應力。因此，計算中使用糾正系數來糾正應力。有幾個常用的糾正系數，從表格中選擇符合你使用或標准推薦的糾正系數。
扭簧有兩類基本設計：收緊線圈和松弛線圈（線圈間距）。如果彈簧承載疲勞負載，推薦收緊線圈彈簧。但是，工作中這些線圈間出現摩擦，將導致彈簧工作壽命減小。除此之外，線圈間封閉間隙阻止完美噴丸效果。因此松弛線圈彈簧用于工作壽命大于105工作循環。彈簧間距通常在0.3*D < t < 0.5*D範圍內。
含義：
D－彈簧中心直徑
t- 彈簧間距
推薦設計扭簧負載方向爲卷繞方向，也就是說吸收能量時繞緊線圈，釋放能量時釋放線圈。
彈簧的噴丸處理增加彈簧的疲勞極限約10 to 15%。如果噴丸彈簧承載疲勞負載，將允許你減小尺寸和安裝空間，增加工作沖擊角度或增加彈簧疲勞突破安全。因此，推薦進行噴丸的技術處理在所有承載振蕩負載的彈簧。由于技術原因，僅有彈簧線徑超過1mm的可以噴丸。
.順時針（右旋）推薦用于彈簧纏繞方向，逆時針僅用于技術需要。
扭簧，力矩常通過引腳傳遞。工作引腳爲負載引腳，在實際受力方向上繞中軸旋轉。支持引腳在工作中位置固定不變。
考慮到可能性的應力集中，扭簧引腳形狀一定要越簡單越好。扭簧基本引腳類型根據圖解以列表形式可供選擇。引腳設計選項取決于固定彈簧的方式，尺寸以及負載點到彈簧中軸間距，同時支撐腳和工作腳可能不一樣。
引腳的基本類型：
如果引腳支持在一點，只有當彈簧負載時引腳折彎。這將導致引腳實際功能角度位移的增加。負載總值隨著作用點到線圈的距離（引腳長度）的增加而增加。如果扭簧的兩引腳都被固定，工作角度僅爲線圈被扭轉的角度。引腳固定裝配增加計算的進度同時提高彈簧的功能。固定的例子以下圖表顯示。
選擇符合輸入數據的最佳負載模式。
所選材料的最小允許彎曲應力 sD 與實際彈簧線圈最大工作應力s8之間的最小允許比率。對于無腐蝕大氣和周圍工作溫度超過80 °C的彈簧，考慮到扭轉彈簧的負載方式和過程，推薦使用安全等級 1..1.1 。工作溫度更高或腐蝕環境下，需要設計更高的安全等級。類似于彈簧承載線圈纏繞方向的負載（查看[1.8]）必須在彈簧設計時考慮更高的安全等級（大約3-5%）
選擇適合你輸入數據的最佳負載模式
疲勞負載彈簧有兩個區域應力是明顯區分的。彈簧有限壽命以內的區域（低于107 工作循環）彈簧疲勞強度隨著工作循環增加而減小。無限壽命區域（目標壽命大于107工作循環）材料的疲勞極限以及彈簧強度維持近似恒定。
安全等級給出彈簧彎曲強度 tc 疲勞強度與彈簧線圈實際最大工作應力 t8之間的最小允許比率。對于無腐蝕大氣和工作溫度接近80 °C，考慮到負載曲線和模式，推薦選擇安全等級1.05 .. 1.25.爲了決定安全等級，也必須爲所選材料疲勞負載考慮適合性。對于適合疲勞負載的材料，推薦增加安全等級20%。工作在高溫或腐蝕環境下的彈簧一定設計更高的安全等級。腐蝕對疲勞負載彈簧的工作壽命有顯著效應。類似于彈簧承載線圈纏繞方向的負載（查看[1.8]）必須在彈簧設計時考慮更高的安全等級。另外，當定義安全等級時，必須考慮彈簧設計[1.7]。對于收緊線圈彈簧，在其功能變化時線圈間會産生摩擦力同時這將導致彈簧的工作壽命降低。
本章節用于彈簧材料選擇。一旦選擇表中的材料，所有彈簧設計和計算的必要信息將全部顯示。如果你需要所選材料的更詳細的信息，或定義或修改現有的材料，轉到材料表“材料“
從選擇清單中選擇所需的彈簧制程。冷成型用于普通尺寸的彈簧，直徑最大爲 16 mm. 熱成型用于重度負載彈簧，直徑超過10 mm.
從表格中選擇彈簧材料，考慮到設計彈簧任務的複雜性，該計算作爲工作表內部功能而執行。除了5個使用者的材料外，表格包含一個標准的所選材料。如果你想使用另外的標准，在工作表“材料”中選擇相應的標准。
本章節包含所選材料的推薦使用信息。彈簧材料設計考慮到彈簧負載方式和工作條件。如果你必須使用低適合的材料，將會影響到彈簧安全等級的增加（查看行 [1.19]或[1.23] ）
所選材料的特性顯示在行 [2.4, 2.6]，以五個等級評估 (優異，非常好，好，差，不足), 相對應得強度在行 [2.5] ，分三個等級 (高，中，低)
該部分給出了所有計算，獨立于使用線徑的必要參數。
這一章節包含了所選材料的強度特性，這些是彈簧設計與計算所必需的。由于線徑的不同，相同材料的強度特性值不一樣。因此，根據線徑所給出的值參見行 [4.9].
本段落用于彈簧設計。彈簧設計的目的在所給出的輸入條件中通常擁有許多不同適合的方案。因此，程序根據輸入條件執行反複多次的彈簧設計，通過各種彈簧設計，最終一個最優方案按照所選標准被挑出。可選擇的方案提供于分類的表格中，在表格中可以選擇適合的設計。所選彈簧的數據立即可以顯示在計算結果章節。
彈簧目標力臂被輸入到此節中，第一個輸入列顯示彈簧給定力臂的目標長度。第二列顯示來自目標值範圍0-99%內允許偏差。如果設計彈簧必須符合給定參數的目標值，0偏差必須被輸入。
工作力臂是工作引腳力作用點到彈簧中軸的距離。支撐力臂是支撐引腳固定點到彈簧中軸的距離。考慮到彈簧結構上的可行性，輸入的力臂尺寸和選擇的引腳設計 [1.12, 1.15]同樣限制彈簧的直徑。因此，必須注意避免任何輸入的力臂值或過濾[3.15, 3.16]的差異。如果雙引腳都是軸向的（type B），力臂的長度必須是一樣的（等于彈簧的半徑）同時僅有工作力臂被輸入。
本部分用于輸入輸入數據，描述能夠承受工作循環的目標負載總數。第一個輸入列顯示彈簧給定負載的目標值；第二列顯示來自目標值範圍0-99%內允許偏差。如果設計彈簧必須符合給定參數的目標值，0偏差必須被輸入。
在此部分，你可以輸入彈簧工作引腳的角度位移的目標值。彈簧必須在節[3.4]中定義的工作負載以下。第一個輸入列顯示彈簧的角度偏移目標值；第二列顯示來自目標值範圍0-99%內允許偏差。如果設計彈簧必須符合給定參數的目標值，0偏差必須被輸入。彈簧可以爲全負載下已知工作引腳偏移或爲工作沖擊設計角度而被設計。符合你輸入數據需求的彈簧設計方法可以被選擇，通過啓動行[3.8]或[3.9]中開始的檢查框。
在這個部分，必須爲設計計算定義各種過濾和邊界條件。這些設定會明顯地影響彈簧設計過程和確定速度，精度和設計質量，適合方案的範圍和數量，最佳設計評估的定性標准。
如果在設計中必須限制彈簧的外徑（例如，彈簧通過軸套固定）。啓動開始行的確認框並在輸入框內輸入最大允許外徑值。
如果必須限制彈簧內徑（例如，彈簧固定于軸），啓動開始行的確認框並在輸入框內輸入最小允許內徑值。
如果在設計中必須限制彈簧的長度，在行的開始部分啓動檢查框同時輸入由線圈組成部分長度的最大允許值。
工作線圈是指在彈簧變形過程中那些間距和角度隨著變化的線圈，設置劃分時。設計計算測試不同彈簧設計的更高的數量然後給出更加精確和更高質量的方案。另一方面，這會自然地放慢彈簧設計計算。
設計彈簧時，不可能在無確定尺寸極限下完成。一些彈簧尺寸或尺寸比率受標准規格和制造標准的推薦值的限制。在這裏提供一份邊界條件文件，必須在彈簧設計時考慮在內的邊界條件。
完全按照邊界條件設計有可能導致在計算結果中排出掉一些優越的方案。這些方案可能超出極限一些，除此之外，方案是可能接受的。出于此原因，設置一個設計計算的過濾器是可行的，過濾器定義超出彈簧極限尺寸的百分比。這將帶來更多適合的方案，但是，另一方面，必須仔細檢查所選超出極限值方案的可行性。在結果中超出極限的參數會以紅色顯示。
對于B類型支撐引腳或...D類型工作引腳（查看[1.12，1.15]）在引腳折彎處會産生應力集中；這些應力集中可能明顯高于彈簧線圈的計算應力。這些應力集中值取決于引腳的彎曲半徑。越小的彎曲半徑，越高的應力集中于彈簧引腳。如果涉及彈簧必須符合強度需求，可能的引腳處的集中應力必須低于允許應力。當定義彈簧計算輸入數據時必須計入這個要求。一種選項是啓動過濾。計算將執行彈簧引腳負載的初步檢查同時結果設計去除所有不符合相應需求的方案。
這種方法的缺點是設計計算不能設計最佳的引腳折彎半徑，這將影響可能的應力集中總量（在定義的輸入參數下，計算設計引腳的折彎半徑近似是線徑的兩倍）。這將去處一些結果設計中的缺點方案，同時僅對增加折彎半徑符合強度測試有效。有時尤其對于經驗豐富的用戶不用此過濾設計彈簧更好，然後在引腳折彎應力點微調強度測試[4.44]手動調整行[4.18]的折彎角。另一個選項是不通過測試檢查涉及扭簧同時超安全標准（安全等級[1.19, 1.23]）設計來克服任何出現在彈簧引腳處的應力集中。
如果方案過濾預設爲“是“，結果設計將把所有計算安全等級 ss低于行[1.19]裏給出的目標安全等級方案剔除。如果彈簧承載疲勞負載，過濾一樣會將計算安全等級 sf 低于行[1.23]中給出的目標安全等級的設計剔除。
如果過濾禁止，結果設計包含所有計算安全等級大于或等于1的方案。由于目標安全等級常常或多或少地擁有理論依據，僅有很少的確切定義的值會超出可能導致彈簧破壞，對于經驗豐富的用戶最好在設計彈簧和計算彈簧安全等級時禁止過濾。這裏設計的彈簧爲設計表格可見彈簧或在結果章節行[4.39], [4.44] 或 [4.49]中。
在此行中，給出了設計彈簧的各個適合方案的品質估算的標准。表格中常常給出最佳方案。可以根據下面的說明來選擇品質標准。
在某些情況下，最好成功的執行所有標准下的設計，比較設計。
彈簧的設計計算運用反複計算原則。本行用于設置反複計算的數目同時會影響設計速度，精度和品質。通常次數越多，計算越慢但越精確。但是，同樣建議設置本行時考慮其他因素的影響。
設計速度受電腦性能和設計種類的影響要大于選擇反複計算的數目。同時，設置多次的反複計算數目不一定帶來更加精確的方案對于已確定類別的設計。通常來講，普通設計設置少的或中等數目即可。自由設計可設置較多的次數，用于在章節[3.1,3.4,3.7]的工作循環的所有或大多數參數輸入參考的允許偏差，以及彈簧的目標直徑沒有在行[3.12,3.13,3.14]中過濾受限。
這個部分可以用于開始設計計算然後在設計方案表中選擇一個適合的彈簧。考慮到彈簧設計的複雜性， 不可能總是在改變一個輸入參數的前提下自動執行設計計算。一旦按下行[3.23]的按鍵，設計計算開始執行。計算進行的信息就會顯示在對話框中。
計算完成後，設計方案的表格會被填入選好的最佳方案，同時方案會自動傳給結果章節。結果篩選參照行[3.22]的規範。設計方案可以通過改變篩選規範重新篩選。
如果設計計算不成功，沒有適合的方案出現，同時會顯示警告信息。下面的文字給出了可能出現的詳細問題，以及可行的解決方法：
表格中參數的含義:
| D | 彈簧直徑 |
| De | 彈簧外徑 |
| Di | 彈簧內徑 |
| d | 線徑 |
| n | 工作線圈數 |
| d0 | 自由狀態下引腳間角度 |
| a1 | 預負載下彈簧工作引腳的角度位移 |
| a8 | 全負載彈簧工作引腳的角度位移 |
| Rf | 工作力臂 |
| M1 | 最小工作負載 |
| M8 | 最大工作負載 |
| s8 | 全負載彈簧應力 |
| ss | 靜態負載彈簧安全等級 |
| sf | 疲勞負載彈簧安全等級 |
| m | 彈簧重量 |
| 品質 | 根據選擇的定性標准[3.22]一個比較值顯示方案的品質。給出值越低，設計品質越高。 |
在此章節中描述了對于給定負載和彈簧尺寸的所有設計彈簧的必須參數。 從所選彈簧設計的方案表格[3.24] 或從一些輔助計算[7,8,9]中的數據轉移到計算中。對于彈簧獨立參數的簡易賦值檢查，一些數據是完整的包含推薦的極限值（表格中的綠色顯示部分）。推薦值超出的會以紅色分開顯示。可能導致無功能或彈簧損壞的關鍵值會以整個區域紅色顯示。
根據彈簧的狀態，彈簧參數被分類列表于章節中；彈簧的強度測試在章節的結尾中給出。圖表顯示了各個尺寸鏈參數的含義。
如果需要調整一些設計彈簧的參數（例如，圓整設計參數），使用一些輔助計算[7,8,9]
點擊此行按鈕更新從方案表格[3.24]中選定彈簧的參數表值。
這個參數給出彈簧中心直徑和線徑比率
彈簧長度通過所給線圈數和彈簧間距而定義。對于收緊彈簧，計算長度僅爲一個理論長度。由于並非完全鄰接同時使用線經的生産公差，組成線圈的彈簧實際長度通常略大3-5%.
考慮到設計彈簧的結構複雜性，必須輸入支撐或工作引腳的長度從，切記選擇的引腳長度要符合行[4.3]中給出的支撐或作用力臂目標長度。與此不符合的輸入數據顯示爲紅色。B類型引腳的彈簧（查看[1.12，1.15]），更加推薦定義引腳最小長度爲折彎半徑的3倍。
類型爲B的支撐引腳或D型工作引腳（查看[1.12，1.15]），在引腳折彎處會産生應力集中；這些集中應力可能明顯高于彈簧線圈的計算應力。應力集中的大小取決于引腳折彎半徑。折彎半徑越小，應力集中越大。如果設計彈簧必須符合強度需求，那麽集中應力則必須低于允許應力。因此，必須在輸入折彎半徑後在[4.44]中測試設計彈簧。
工作引腳的角度位移理論上取決于由扭轉彈簧線圈作用力而産生的力矩。實際上，角位移計算僅適于有固定引腳的彈簧（查看[1.13]）
對于擁有一個或兩個都是自由引腳的彈簧，作用力會帶來額外的引腳折彎。這個實際的角位移 aC大于理論值。折彎值隨著作用點到線圈間距離（引腳長度）的增加而增加。
扭簧在功能變形時工作線圈的直徑改變，對于作用力在線圈纏繞方向的彈簧（查看[1.8]），直徑減小。若作用力與線圈纏繞方向相反，直徑增加。如果彈簧由支撐柱或軸套固定，知道完全負載下彈簧的最大外徑和最小內徑很重要。
對于線圈收緊負載方向爲線圈纏繞方向的彈簧（查看[1.7，1.8]），負載下長度增加。完全負載下爲最大長度。這裏給出的長度僅爲一理論值。由于並非完美的貼近以及使用鋼絲線徑的制造公差，彈簧的實際長度常常增大越 3-5 %。
彈簧的強度檢查通過所選材料給定負載[4.42]的極限允許扭轉應力和完全負載條件[4.41]下糾正的彈簧應力之間的比較而得。如果設計彈簧必須符合全範圍的強度檢查，安全等級的結果[4.43]必須大于或等于所需安全等級[1.19]。
彈簧線圈應力爲簡單扭矩計算，計算值爲一理論值。實際上，線圈應力由于曲率帶來的附加彎曲應力而更大。因此，通過糾正系數（查看行[1.5]）來糾正應力。
類型爲B的支撐引腳或D型工作引腳（查看[1.12，1.15]），在引腳折彎處會産生應力集中；這些集中應力可能明顯高于彈簧線圈的計算應力。應力集中的大小取決于引腳折彎半徑[4.18]。折彎半徑越小，應力集中越大。彈簧的強度檢查通過所選材料給定負載[4.47]的極限允許扭轉應力和完全負載條件[4.46]下在引腳折彎點的最大應力之間的比較而得。如果設計彈簧必須符合全範圍的強度檢查，安全等級的結果[4.48]必須大于或等于所需安全等級[1.19]。如果一些應力集中出現在彈簧的兩個引腳，測試最大應力條件的引腳。
疲勞負載下的扭簧強度測試通過給定材料和負載條件下的最大疲勞強度 [4.52] 與糾正應力或完全負載下折彎點應力[4.50, 4.51]之間的比較而得。如果設計彈簧必須符合全範圍的強度檢查，安全等級的結果[4.53]必須大于或等于所需安全等級[1.23]。如果彈簧承載疲勞負載，那麽靜態強度測試條件一定自然符合。[4.39，4.44]
彈簧的疲勞強度極限的定義依據所選材料的疲勞極限以及使用Smith疲勞圖表中給出的彈簧負載模式。
本節用于彈簧參數計算（在節[4]中設計），該彈簧承載確定的工作負載。節[5.1]設計用于計算彈簧承載作用力Fx下的工作引腳的角位移 aX，節[5.6]在給定的角位移aX而確定所需的作用力或力矩。
本節給出疲勞負載彈簧的強度測試參數。該測試通過比較使用材料在給出負載模式下的最大疲勞強度[6.8]與彈簧線圈糾正應力或完全負載條件下引腳折彎點的應力[6.3]而得。如果設計彈簧必須符合全範圍的強度檢查，安全等級的結果[6.9]必須大于或等于所需安全等級[1.23]。
爲了疲勞負載彈簧的強度測試，彈簧應力通過使用行[4.40，4.45]中的更高的糾正系數來修正。
彈簧的最大疲勞強度極限的定義依據所選材料的疲勞極限以及使用Smith疲勞圖表中給出的彈簧負載模式。
本章節介紹第一個輔助計算。計算包括3個功能。
本節的計算包含兩功能。
本節的計算包含兩功能。
2D and 3D的圖形輸入選項信息和2D and 3D CAD系統的合作信息可以在文檔中"圖形輸出，CAD 系統"找到。
設置計算參數信息和設置語言可以在文檔 "設置計算，改變語言"中找到。
設計彈簧時，不可能在沒有確定尺寸極限下進行。一些各個彈簧的尺寸或比率受相關的標准推薦值或不同的生産者限定。 (例如 DIN 2088) 。這就需要制作一個臨界條件檔案，這些條件必須在彈簧計算中被考慮到。
因此，不同的推薦彈簧極限尺寸可能根據使用者的需求而在此章節修正試用。各個參數的最小值可以在第一列中輸入。最大值在第二列。考慮到輸入更多自由臨界條件（減小最小或增大最大值），程序在較寬的適合方案中選擇一個適合的方案。 這將提高找到更高質量的方案的機會。另一方面，這將帶來被選供應商將不能制造彈簧的風險。
如果對于彈簧極限尺寸沒有特殊的要求，預先去確定的設置能被使用。在輸入區域按鍵[3.7]設置符合臨界條件的常用彈簧的絕對值。
在此給出彈簧中心直徑和線徑的比率 D/d . 參照 DIN2097，允許的彈簧指數爲 4 to 20。
根據DIN2088，最大爲360mm，通常爲大直徑彈簧。
無標准規範，通常LK<10*D
根據DIN2088，最大爲630mm。
無標准規範；通常松弛線圈彈簧，爲0.3*D < t < 0.5*D.
根據DIN2088扭簧的最小工作線圈數爲2。
如何修改和拓展計算工作表的常規信息在 "工作表（計算）修改"中提到。
彈簧計算過程中，不可以通過修改工作表而幹預彈簧的設計計算。考慮到彈簧設計的複雜性，計算執行爲工作表內部功能。