螺旋圆柱扭转弹簧.螺旋圆柱扭转弹簧.计算的目的是对承载静态负载，由圆截面的线或棒加工而成的螺旋圆柱扭转弹簧进行几何和强度设计。另外几何和强度参数设计综合了CAD系统。软件提供以下任务选项：
计算理论依据专业文献和标准EN 13906-2, DIN 2088中的数据，程序和运算法则。
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".
项目信息章节的目的，使用和控制可以通过链接文档找到 "项目信息".
扭簧为拥有近似恒定角度硬度的螺旋圆柱弹簧，可以吸收垂直于线圈轴心方向外力，在绕线方向产生扭矩。根据弹簧的功能，可划分弹簧4个基本状态：
| 弹簧状态 | 状态描述 | 指数 |
| 自由 | 无负载 | 0 |
| 预压 | 弹簧承载最小工作负载 | 1 |
| 完全负载 | 弹簧承载最大工作负载 | 8 |
| 极限 | 弹簧承载极限工作负载 | 9 |
以上提到的指数用于定义给定弹簧状态下的弹簧各个参数。
这里扭簧的计算没有计入弹簧内部和外部导向零件的影响，也没有计入摩擦效应。线圈之间的摩擦也未被考虑。
弹簧设计任务可以直接解决同时允许弹簧设计，尺寸或负载选项自由。许多不同设计和尺寸的弹簧可能都符合输入参数的要求。因此，必须重复而连续地执行各个弹簧设计。计算通过针对定性标准而创建最佳设计表格来解决任务。方案流程如下（方括号为章节编号）
设置工作循环参数（负载方式，温度和环境腐蚀性）以及目标安全等级 [1.1]。
选择弹簧生产和安装参数 [1.6]
选择弹簧工作脚[1.11]和支持脚[1.14]设计。
选择相应的负载模式和设置目标安全等级[1.18 - 1.19]
对于弹簧疲劳负载，设置疲劳负载模式，目标工作寿命和安全等级。[1.21-1.23]
选择适当的弹簧制程[2.1]
根据推荐使用的范围[2.3], 而选择弹簧材料[2.2]
输入作用力引脚尺寸[3.1]
设置工作循环的目标力矩[3.4]
输入完全负载弹簧[3.8] 的工作引脚的角度位移或工作冲击的角度[3.9]
设置弹簧设计条件的必要过滤和边界条件[3.11]
选择结果分类方法 [3.22] 点击按键开始计算设计[3.23]
从表格中选择适合的方案[3.24].
在节[4]中检查设计弹簧参数.
若你需要微调一些弹簧的尺寸，使用一些辅助计算[7,8,9]来作更改。执行更改之后，输出结果到节[4]再一次检查弹簧是否符合所有必要测试[4.39,4.44,4.49]的要求。
在此节中，输入基本输入参数，确定负载方法和模式，弹簧固定设计与方式以及工作环境参数。
两种基本负载弹簧计算：
工作环境温度影响弹簧的恢复，表现为弹簧在恒定作用力下的弹力减小。推荐加入该因数到弹簧设计中同时对工作温度超过80 °C的弹簧增加适当的安全等级强度检查。工作温度必须得自所选弹簧材料。
弹簧工作寿命由于腐蚀效应明显减小。腐蚀对疲劳负载弹簧有更强的作用。推荐加入该因数到弹簧的设计中同时针对强腐蚀环境增加弹簧强度检查安全等级。同样必须考虑弹簧材料对腐蚀影响的效应。
螺旋弹簧，给定负载弹簧线圈应力用于计算简单的扭矩。由于整圆出现额外的弯曲应力。因此，计算中使用纠正系数来纠正应力。有几个常用的纠正系数，从表格中选择符合你使用或标准推荐的纠正系数。
扭簧有两类基本设计：收紧线圈和松弛线圈（线圈间距）。如果弹簧承载疲劳负载，推荐收紧线圈弹簧。但是，工作中这些线圈间出现摩擦，将导致弹簧工作寿命减小。除此之外，线圈间封闭间隙阻止完美喷丸效果。因此松弛线圈弹簧用于工作寿命大于105工作循环。弹簧间距通常在0.3*D < t < 0.5*D范围内。
含义：
D－弹簧中心直径
t- 弹簧间距
推荐设计扭簧负载方向为卷绕方向，也就是说吸收能量时绕紧线圈，释放能量时释放线圈。
弹簧的喷丸处理增加弹簧的疲劳极限约10 to 15%。如果喷丸弹簧承载疲劳负载，将允许你减小尺寸和安装空间，增加工作冲击角度或增加弹簧疲劳突破安全。因此，推荐进行喷丸的技术处理在所有承载振荡负载的弹簧。由于技术原因，仅有弹簧线径超过1mm的可以喷丸。
.顺时针（右旋）推荐用于弹簧缠绕方向，逆时针仅用于技术需要。
扭簧，力矩常通过引脚传递。工作引脚为负载引脚，在实际受力方向上绕中轴旋转。支持引脚在工作中位置固定不变。
考虑到可能性的应力集中，扭簧引脚形状一定要越简单越好。扭簧基本引脚类型根据图解以列表形式可供选择。引脚设计选项取决于固定弹簧的方式，尺寸以及负载点到弹簧中轴间距，同时支撑脚和工作脚可能不一样。
引脚的基本类型：
如果引脚支持在一点，只有当弹簧负载时引脚折弯。这将导致引脚实际功能角度位移的增加。负载总值随着作用点到线圈的距离（引脚长度）的增加而增加。如果扭簧的两引脚都被固定，工作角度仅为线圈被扭转的角度。引脚固定装配增加计算的进度同时提高弹簧的功能。固定的例子以下图表显示。
选择符合输入数据的最佳负载模式。
所选材料的最小允许弯曲应力 sD 与实际弹簧线圈最大工作应力s8之间的最小允许比率。对于无腐蚀大气和周围工作温度超过80 °C的弹簧，考虑到扭转弹簧的负载方式和过程，推荐使用安全等级 1..1.1 。工作温度更高或腐蚀环境下，需要设计更高的安全等级。类似于弹簧承载线圈缠绕方向的负载（查看[1.8]）必须在弹簧设计时考虑更高的安全等级（大约3-5%）
选择适合你输入数据的最佳负载模式
疲劳负载弹簧有两个区域应力是明显区分的。弹簧有限寿命以内的区域（低于107 工作循环）弹簧疲劳强度随着工作循环增加而减小。无限寿命区域（目标寿命大于107工作循环）材料的疲劳极限以及弹簧强度维持近似恒定。
安全等级给出弹簧弯曲强度 tc 疲劳强度与弹簧线圈实际最大工作应力 t8之间的最小允许比率。对于无腐蚀大气和工作温度接近80 °C，考虑到负载曲线和模式，推荐选择安全等级1.05 .. 1.25.为了决定安全等级，也必须为所选材料疲劳负载考虑适合性。对于适合疲劳负载的材料，推荐增加安全等级20%。工作在高温或腐蚀环境下的弹簧一定设计更高的安全等级。腐蚀对疲劳负载弹簧的工作寿命有显著效应。类似于弹簧承载线圈缠绕方向的负载（查看[1.8]）必须在弹簧设计时考虑更高的安全等级。另外，当定义安全等级时，必须考虑弹簧设计[1.7]。对于收紧线圈弹簧，在其功能变化时线圈间会产生摩擦力同时这将导致弹簧的工作寿命降低。
本章节用于弹簧材料选择。一旦选择表中的材料，所有弹簧设计和计算的必要信息将全部显示。如果你需要所选材料的更详细的信息，或定义或修改现有的材料，转到材料表“材料“
从选择清单中选择所需的弹簧制程。冷成型用于普通尺寸的弹簧，直径最大为 16 mm. 热成型用于重度负载弹簧，直径超过10 mm.
从表格中选择弹簧材料，考虑到设计弹簧任务的复杂性，该计算作为工作表内部功能而执行。除了5个使用者的材料外，表格包含一个标准的所选材料。如果你想使用另外的标准，在工作表“材料”中选择相应的标准。
本章节包含所选材料的推荐使用信息。弹簧材料设计考虑到弹簧负载方式和工作条件。如果你必须使用低适合的材料，将会影响到弹簧安全等级的增加（查看行 [1.19]或[1.23] ）
所选材料的特性显示在行 [2.4, 2.6]，以五个等级评估 (优异，非常好，好，差，不足), 相对应得强度在行 [2.5] ，分三个等级 (高，中，低)
该部分给出了所有计算，独立于使用线径的必要参数。
这一章节包含了所选材料的强度特性，这些是弹簧设计与计算所必需的。由于线径的不同，相同材料的强度特性值不一样。因此，根据线径所给出的值参见行 [4.9].
本段落用于弹簧设计。弹簧设计的目的在所给出的输入条件中通常拥有许多不同适合的方案。因此，程序根据输入条件执行反复多次的弹簧设计，通过各种弹簧设计，最终一个最优方案按照所选标准被挑出。可选择的方案提供于分类的表格中，在表格中可以选择适合的设计。所选弹簧的数据立即可以显示在计算结果章节。
弹簧目标力臂被输入到此节中，第一个输入列显示弹簧给定力臂的目标长度。第二列显示来自目标值范围0-99%内允许偏差。如果设计弹簧必须符合给定参数的目标值，0偏差必须被输入。
工作力臂是工作引脚力作用点到弹簧中轴的距离。支撑力臂是支撑引脚固定点到弹簧中轴的距离。考虑到弹簧结构上的可行性，输入的力臂尺寸和选择的引脚设计 [1.12, 1.15]同样限制弹簧的直径。因此，必须注意避免任何输入的力臂值或过滤[3.15, 3.16]的差异。如果双引脚都是轴向的（type B），力臂的长度必须是一样的（等于弹簧的半径）同时仅有工作力臂被输入。
本部分用于输入输入数据，描述能够承受工作循环的目标负载总数。第一个输入列显示弹簧给定负载的目标值；第二列显示来自目标值范围0-99%内允许偏差。如果设计弹簧必须符合给定参数的目标值，0偏差必须被输入。
在此部分，你可以输入弹簧工作引脚的角度位移的目标值。弹簧必须在节[3.4]中定义的工作负载以下。第一个输入列显示弹簧的角度偏移目标值；第二列显示来自目标值范围0-99%内允许偏差。如果设计弹簧必须符合给定参数的目标值，0偏差必须被输入。弹簧可以为全负载下已知工作引脚偏移或为工作冲击设计角度而被设计。符合你输入数据需求的弹簧设计方法可以被选择，通过启动行[3.8]或[3.9]中开始的检查框。
在这个部分，必须为设计计算定义各种过滤和边界条件。这些设定会明显地影响弹簧设计过程和确定速度，精度和设计质量，适合方案的范围和数量，最佳设计评估的定性标准。
如果在设计中必须限制弹簧的外径（例如，弹簧通过轴套固定）。启动开始行的确认框并在输入框内输入最大允许外径值。
如果必须限制弹簧内径（例如，弹簧固定于轴），启动开始行的确认框并在输入框内输入最小允许内径值。
如果在设计中必须限制弹簧的长度，在行的开始部分启动检查框同时输入由线圈组成部分长度的最大允许值。
工作线圈是指在弹簧变形过程中那些间距和角度随着变化的线圈，设置划分时。设计计算测试不同弹簧设计的更高的数量然后给出更加精确和更高质量的方案。另一方面，这会自然地放慢弹簧设计计算。
设计弹簧时，不可能在无确定尺寸极限下完成。一些弹簧尺寸或尺寸比率受标准规格和制造标准的推荐值的限制。在这里提供一份边界条件文件，必须在弹簧设计时考虑在内的边界条件。
完全按照边界条件设计有可能导致在计算结果中排出掉一些优越的方案。这些方案可能超出极限一些，除此之外，方案是可能接受的。出于此原因，设置一个设计计算的过滤器是可行的，过滤器定义超出弹簧极限尺寸的百分比。这将带来更多适合的方案，但是，另一方面，必须仔细检查所选超出极限值方案的可行性。在结果中超出极限的参数会以红色显示。
对于B类型支撑引脚或...D类型工作引脚（查看[1.12，1.15]）在引脚折弯处会产生应力集中；这些应力集中可能明显高于弹簧线圈的计算应力。这些应力集中值取决于引脚的弯曲半径。越小的弯曲半径，越高的应力集中于弹簧引脚。如果涉及弹簧必须符合强度需求，可能的引脚处的集中应力必须低于允许应力。当定义弹簧计算输入数据时必须计入这个要求。一种选项是启动过滤。计算将执行弹簧引脚负载的初步检查同时结果设计去除所有不符合相应需求的方案。
这种方法的缺点是设计计算不能设计最佳的引脚折弯半径，这将影响可能的应力集中总量（在定义的输入参数下，计算设计引脚的折弯半径近似是线径的两倍）。这将去处一些结果设计中的缺点方案，同时仅对增加折弯半径符合强度测试有效。有时尤其对于经验丰富的用户不用此过滤设计弹簧更好，然后在引脚折弯应力点微调强度测试[4.44]手动调整行[4.18]的折弯角。另一个选项是不通过测试检查涉及扭簧同时超安全标准（安全等级[1.19, 1.23]）设计来克服任何出现在弹簧引脚处的应力集中。
如果方案过滤预设为“是“，结果设计将把所有计算安全等级 ss低于行[1.19]里给出的目标安全等级方案剔除。如果弹簧承载疲劳负载，过滤一样会将计算安全等级 sf 低于行[1.23]中给出的目标安全等级的设计剔除。
如果过滤禁止，结果设计包含所有计算安全等级大于或等于1的方案。由于目标安全等级常常或多或少地拥有理论依据，仅有很少的确切定义的值会超出可能导致弹簧破坏，对于经验丰富的用户最好在设计弹簧和计算弹簧安全等级时禁止过滤。这里设计的弹簧为设计表格可见弹簧或在结果章节行[4.39], [4.44] 或 [4.49]中。
在此行中，给出了设计弹簧的各个适合方案的品质估算的标准。表格中常常给出最佳方案。可以根据下面的说明来选择品质标准。
在某些情况下，最好成功的执行所有标准下的设计，比较设计。
弹簧的设计计算运用反复计算原则。本行用于设置反复计算的数目同时会影响设计速度，精度和品质。通常次数越多，计算越慢但越精确。但是，同样建议设置本行时考虑其他因素的影响。
设计速度受电脑性能和设计种类的影响要大于选择反复计算的数目。同时，设置多次的反复计算数目不一定带来更加精确的方案对于已确定类别的设计。通常来讲，普通设计设置少的或中等数目即可。自由设计可设置较多的次数，用于在章节[3.1,3.4,3.7]的工作循环的所有或大多数参数输入参考的允许偏差，以及弹簧的目标直径没有在行[3.12,3.13,3.14]中过滤受限。
这个部分可以用于开始设计计算然后在设计方案表中选择一个适合的弹簧。考虑到弹簧设计的复杂性， 不可能总是在改变一个输入参数的前提下自动执行设计计算。一旦按下行[3.23]的按键，设计计算开始执行。计算进行的信息就会显示在对话框中。
计算完成后，设计方案的表格会被填入选好的最佳方案，同时方案会自动传给结果章节。结果筛选参照行[3.22]的规范。设计方案可以通过改变筛选规范重新筛选。
如果设计计算不成功，没有适合的方案出现，同时会显示警告信息。下面的文字给出了可能出现的详细问题，以及可行的解决方法：
表格中参数的含义:
| D | 弹簧直径 |
| De | 弹簧外径 |
| Di | 弹簧内径 |
| d | 线径 |
| n | 工作线圈数 |
| d0 | 自由状态下引脚间角度 |
| a1 | 预负载下弹簧工作引脚的角度位移 |
| a8 | 全负载弹簧工作引脚的角度位移 |
| Rf | 工作力臂 |
| M1 | 最小工作负载 |
| M8 | 最大工作负载 |
| s8 | 全负载弹簧应力 |
| ss | 静态负载弹簧安全等级 |
| sf | 疲劳负载弹簧安全等级 |
| m | 弹簧重量 |
| 品质 | 根据选择的定性标准[3.22]一个比较值显示方案的品质。给出值越低，设计品质越高。 |
在此章节中描述了对于给定负载和弹簧尺寸的所有设计弹簧的必须参数。 从所选弹簧设计的方案表格[3.24] 或从一些辅助计算[7,8,9]中的数据转移到计算中。对于弹簧独立参数的简易赋值检查，一些数据是完整的包含推荐的极限值（表格中的绿色显示部分）。推荐值超出的会以红色分开显示。可能导致无功能或弹簧损坏的关键值会以整个区域红色显示。
根据弹簧的状态，弹簧参数被分类列表于章节中；弹簧的强度测试在章节的结尾中给出。图表显示了各个尺寸链参数的含义。
如果需要调整一些设计弹簧的参数（例如，圆整设计参数），使用一些辅助计算[7,8,9]
点击此行按钮更新从方案表格[3.24]中选定弹簧的参数表值。
这个参数给出弹簧中心直径和线径比率
弹簧长度通过所给线圈数和弹簧间距而定义。对于收紧弹簧，计算长度仅为一个理论长度。由于并非完全邻接同时使用线经的生产公差，组成线圈的弹簧实际长度通常略大3-5%.
考虑到设计弹簧的结构复杂性，必须输入支撑或工作引脚的长度从，切记选择的引脚长度要符合行[4.3]中给出的支撑或作用力臂目标长度。与此不符合的输入数据显示为红色。B类型引脚的弹簧（查看[1.12，1.15]），更加推荐定义引脚最小长度为折弯半径的3倍。
类型为B的支撑引脚或D型工作引脚（查看[1.12，1.15]），在引脚折弯处会产生应力集中；这些集中应力可能明显高于弹簧线圈的计算应力。应力集中的大小取决于引脚折弯半径。折弯半径越小，应力集中越大。如果设计弹簧必须符合强度需求，那么集中应力则必须低于允许应力。因此，必须在输入折弯半径后在[4.44]中测试设计弹簧。
工作引脚的角度位移理论上取决于由扭转弹簧线圈作用力而产生的力矩。实际上，角位移计算仅适于有固定引脚的弹簧（查看[1.13]）
对于拥有一个或两个都是自由引脚的弹簧，作用力会带来额外的引脚折弯。这个实际的角位移 aC大于理论值。折弯值随着作用点到线圈间距离（引脚长度）的增加而增加。
扭簧在功能变形时工作线圈的直径改变，对于作用力在线圈缠绕方向的弹簧（查看[1.8]），直径减小。若作用力与线圈缠绕方向相反，直径增加。如果弹簧由支撑柱或轴套固定，知道完全负载下弹簧的最大外径和最小内径很重要。
对于线圈收紧负载方向为线圈缠绕方向的弹簧（查看[1.7，1.8]），负载下长度增加。完全负载下为最大长度。这里给出的长度仅为一理论值。由于并非完美的贴近以及使用钢丝线径的制造公差，弹簧的实际长度常常增大越 3-5 %。
弹簧的强度检查通过所选材料给定负载[4.42]的极限允许扭转应力和完全负载条件[4.41]下纠正的弹簧应力之间的比较而得。如果设计弹簧必须符合全范围的强度检查，安全等级的结果[4.43]必须大于或等于所需安全等级[1.19]。
弹簧线圈应力为简单扭矩计算，计算值为一理论值。实际上，线圈应力由于曲率带来的附加弯曲应力而更大。因此，通过纠正系数（查看行[1.5]）来纠正应力。
类型为B的支撑引脚或D型工作引脚（查看[1.12，1.15]），在引脚折弯处会产生应力集中；这些集中应力可能明显高于弹簧线圈的计算应力。应力集中的大小取决于引脚折弯半径[4.18]。折弯半径越小，应力集中越大。弹簧的强度检查通过所选材料给定负载[4.47]的极限允许扭转应力和完全负载条件[4.46]下在引脚折弯点的最大应力之间的比较而得。如果设计弹簧必须符合全范围的强度检查，安全等级的结果[4.48]必须大于或等于所需安全等级[1.19]。如果一些应力集中出现在弹簧的两个引脚，测试最大应力条件的引脚。
疲劳负载下的扭簧强度测试通过给定材料和负载条件下的最大疲劳强度 [4.52] 与纠正应力或完全负载下折弯点应力[4.50, 4.51]之间的比较而得。如果设计弹簧必须符合全范围的强度检查，安全等级的结果[4.53]必须大于或等于所需安全等级[1.23]。如果弹簧承载疲劳负载，那么静态强度测试条件一定自然符合。[4.39，4.44]
弹簧的疲劳强度极限的定义依据所选材料的疲劳极限以及使用Smith疲劳图表中给出的弹簧负载模式。
本节用于弹簧参数计算（在节[4]中设计），该弹簧承载确定的工作负载。节[5.1]设计用于计算弹簧承载作用力Fx下的工作引脚的角位移 aX，节[5.6]在给定的角位移aX而确定所需的作用力或力矩。
本节给出疲劳负载弹簧的强度测试参数。该测试通过比较使用材料在给出负载模式下的最大疲劳强度[6.8]与弹簧线圈纠正应力或完全负载条件下引脚折弯点的应力[6.3]而得。如果设计弹簧必须符合全范围的强度检查，安全等级的结果[6.9]必须大于或等于所需安全等级[1.23]。
为了疲劳负载弹簧的强度测试，弹簧应力通过使用行[4.40，4.45]中的更高的纠正系数来修正。
弹簧的最大疲劳强度极限的定义依据所选材料的疲劳极限以及使用Smith疲劳图表中给出的弹簧负载模式。
本章节介绍第一个辅助计算。计算包括3个功能。
本节的计算包含两功能。
本节的计算包含两功能。
2D and 3D的图形输入选项信息和2D and 3D CAD系统的合作信息可以在文档中"图形输出，CAD 系统"找到。
设置计算参数信息和设置语言可以在文档 "设置计算，改变语言"中找到。
设计弹簧时，不可能在没有确定尺寸极限下进行。一些各个弹簧的尺寸或比率受相关的标准推荐值或不同的生产者限定。 (例如 DIN 2088) 。这就需要制作一个临界条件档案，这些条件必须在弹簧计算中被考虑到。
因此，不同的推荐弹簧极限尺寸可能根据使用者的需求而在此章节修正试用。各个参数的最小值可以在第一列中输入。最大值在第二列。考虑到输入更多自由临界条件（减小最小或增大最大值），程序在较宽的适合方案中选择一个适合的方案。 这将提高找到更高质量的方案的机会。另一方面，这将带来被选供应商将不能制造弹簧的风险。
如果对于弹簧极限尺寸没有特殊的要求，预先去确定的设置能被使用。在输入区域按键[3.7]设置符合临界条件的常用弹簧的绝对值。
在此给出弹簧中心直径和线径的比率 D/d . 参照 DIN2097，允许的弹簧指数为 4 to 20。
根据DIN2088，最大为360mm，通常为大直径弹簧。
无标准规范，通常LK<10*D
根据DIN2088，最大为630mm。
无标准规范；通常松弛线圈弹簧，为0.3*D < t < 0.5*D.
根据DIN2088扭簧的最小工作线圈数为2。
如何修改和拓展计算工作表的常规信息在 "工作表（计算）修改"中提到。
弹簧计算过程中，不可以通过修改工作表而干预弹簧的设计计算。考虑到弹簧设计的复杂性，计算执行为工作表内部功能。