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[!--downpath--]彈簧對于大家來說，并不陌生，在多數(shù)的產(chǎn)品中很常用，由于它的力相對恒定，可控。
最常用到的產(chǎn)品有遙控器，電子玩具，夾子，還有就是電瓶蓋按鍵等。
這種都有用到彈簧來實現(xiàn)某種機構(gòu)功能。
這么彈簧又有什么種類呢？
最常用的是三種，壓簧，拉簧，扭簧。除此之外還有氣門彈簧、懸架彈簧、膜片彈簧、減震彈簧、液壓彈簧、油泵彈簧、碟形彈簧、高溫彈簧、卡簧、渦卷簧以及異性彈簧等。
下邊就壓簧，拉簧，扭簧進行介紹
【一】
彈性系數(shù)，即執(zhí)拗系數(shù)（勁度系數(shù)）。它描述單位形變量時所形成彈力的大小。k值大，說明形變單位寬度須要的力大，或則說彈簧“硬”。勁度系數(shù)又稱撓度系數(shù)或則執(zhí)拗系數(shù)。勁度系數(shù)在數(shù)值上等于彈簧伸長（或減短）單位寬度時的彈力。
這么有什么誘因會影響到彈簧的彈性系數(shù)呢？
我們先來了解下通常彈簧都有什么參數(shù)，彈簧有線徑、外徑、內(nèi)徑、圈數(shù)、材料等基本參數(shù)。
在以上的幾個參數(shù)中，她們對彈簧的彈性系數(shù)K值有著哪些關(guān)系呢？
1，彈簧的彈性系數(shù)。
2，彈簧的彈性系數(shù)與彈簧的直徑成正比，也就是彈簧的直徑越大，這么他的彈性系數(shù)越小。
3，彈簧的彈性系數(shù)K值與彈簧的線徑的4次方成反比。
4，彈簧的彈性系數(shù)K值與彈簧的材料的彈性撓度成反比。
5，彈簧的彈性系數(shù)K值與彈簧的有效圈數(shù)成正比。
為此我們在彈簧設(shè)計的過程中，可以按照以上關(guān)系來調(diào)整彈簧的結(jié)構(gòu)來達到滿足需求的彈性系數(shù)。
【二】
彈簧的材料通常有什么？
依照GB/T13304《鋼分類》標準，根據(jù)基本性能及使用特點一彈簧的彈力計算公式，彈簧鋼屬于機械結(jié)構(gòu)用鋼；根據(jù)質(zhì)量等級，屬于特殊質(zhì)量鋼，即在生產(chǎn)過程中須要非常嚴格控制質(zhì)量和性能的鋼。根據(jù)物理成份分類：
1、碳素彈簧鋼:多采用材質(zhì)為：65#,70#、65Mn、82B、72A、72B鋼絲，特征是可塑性低，彈性強，抗撓度能力強。
用途：多用于床墊床、汽車及各類抱枕、機械制造、文具電動工具、體育用械、扭簧用、拉簧用、電器設(shè)備等行業(yè).
尺寸范圍：線徑Φ0.20mm-Φ6.50mm，用于制造在冷狀態(tài)下纏繞成型而不經(jīng)滲碳的彈簧
2、合金彈簧鋼：合金彈簧彈鋼是用于制造制彈簧或則其他彈性零件的碳化物。彈簧通常是在交變撓度下工作，常見的破壞方式是疲勞破壞，因而，合金彈簧鋼必須具有高的屈服點和屈強比（σs/σb）、彈性極限、抗疲勞性能，以保證彈簧有足夠的彈性變型能力并能承受較大的荷載。
同時，合金彈簧鋼還要求具有一定的塑性與硬度，一定的淬透性，不易滲碳及不易過熱。一些特殊彈簧還要求有耐熱性、耐蝕性或在長時間內(nèi)有穩(wěn)定的彈性。
中不銹鋼和高不銹鋼都可作彈簧使用，但因其淬透性和硬度較低，只能拿來制造截面較小、受力較小的彈簧。合金彈簧鋼則可制造截面較大、屈服極限較高的重要彈簧。
在一些特定要求的場合，如在酸堿度較高、潮濕的環(huán)境我們還常常用到碳鋼材料來制做彈簧。
常見彈簧的材料種類：
1、油滲碳滲碳彈簧鋼絲
2、碳素彈簧鋼絲
3、非機械彈簧用碳素彈簧鋼絲
4、工具鋼熱軋鋼帶
5、回火彈簧鋼絲用熱扎盤圓
6、鉻釩彈簧鋼絲
7、鉻釩合金彈簧鋼絲
8、硅錳合金彈簧鋼絲
9、火鉻硅合金彈簧鋼絲
10、硅錳彈簧鋼絲
11、鉻釩彈簧鋼絲
12、鉻硅彈簧鋼絲
13、彈簧鋼鋼材
具體材料的標號、剪切撓度、性能見下表：
【三】彈簧力度設(shè)計與估算
F=kx，F(xiàn)為彈力，k為勁度系數(shù)，x為彈簧拉長的寬度
例如要測試一款5N的彈簧：用5N力拉勁度系數(shù)為100N/m的彈簧，則彈簧被拉長5cm
F=kx,k是勁度系數(shù)（單位為牛頓每米），x是彈簧伸長量（單位為米），這定理叫胡克定律
例如：一彈簧受大小為10N的拉力時，總長為7cm，受大小為20N的拉力時，總長為9cm，求原長和伸長3cm時受力大小。
是不是看起來好檢查的樣紙，一頭霧水，而對于我們結(jié)構(gòu)設(shè)計來說，重點是在現(xiàn)有的規(guī)格上滿足力度要求。OK，先從壓簧開始。
1，壓簧的估算
首先要明晰我們所設(shè)計的彈簧有哪些要求，通過裝配件我們要確定我們的彈簧應該用哪些結(jié)構(gòu)，直徑或是外徑大小，工作行程，荷載及工作環(huán)境。
彈簧參數(shù)
⑴彈簧絲半徑d：制造彈簧的鋼絲半徑。
⑵彈簧直徑D2：彈簧的最大直徑。
⑶彈簧外徑D1：彈簧的最小直徑。
⑷彈簧中徑D：彈簧的平均半徑。它們的估算公式為：D=（D2+D1）÷2=D1+d=D2－d
⑸t：除支撐圈外，彈簧相鄰兩圈對應點在中徑上的軸向距離成為節(jié)距，用t表示。
⑹有效圈數(shù)n：彈簧能保持相同節(jié)距的圈數(shù)。
⑺支撐圈數(shù)n2：為了使彈簧在工作時受力均勻，保證軸線垂直錐面、制造時，常將彈簧兩端并緊。并緊的圈數(shù)僅起支撐作用，稱為支撐圈。通常有1.5T、2T、2.5T，常用的是2T。
⑻總?cè)?shù)n1:有效圈數(shù)與支撐圈的和。即n1=n+n2.
⑼自由高H0：彈簧在未受外力作用下的高度。由下式估算：H0=nt+(n2-0.5）d=nt+1.5d(n2=2時）
⑽彈簧展開寬度L：繞制彈簧時所需鋼絲的寬度。L≈n1（ЛD2）2+n2（壓簧）L=ЛD2n+鉤部展開寬度（拉簧）
⑾螺旋方向：有左右旋之分，常用右旋，圖紙沒標明的通常用右旋。
⑿彈簧旋繞比：中徑D與鋼絲半徑d之比。
字符含意
c=彈簧半徑比(c=D/d;c=D/b)[-]
b=線寬[單位：mm,in]
d=線徑[單位：mm,in]
D=中心半徑[單位：mm,in]
F=彈簧負載[單位：N,lb]
G=剪切彈性撓度[單位：MPa,psi]
h=線高[單位：mm,in]
k=彈簧系數(shù)[單位：N/mm,lb/in]
Ks=曲線校準質(zhì)數(shù)[-]
L0=自由寬度[單位：mm,in]
LS=固體高度[單位：mm,in]
n=有效圈數(shù)[-]
p=節(jié)距[單位：mm,in]
s=彈簧變型[單位：mm,in]
?=形狀系數(shù)t[-](e.g.DIN2090)
t=彈簧材料扭撓度[單位：MPa,psi]
OK，還是看不懂，下邊按照軟件模擬與實列來學習:
例如：彈簧材料用的是，中經(jīng)為2mm，線材半徑0.2mm，原始寬度5mm，工作寬度為4mm，最大壓縮到3mm。
按照軟件來剖析一下它的力是多少？
申明一下：不是打廣告，人家也沒有找我廣告，原本想馬賽克，并且考慮人家這么辛苦的做下來，并且免費奉獻，還是值得給人家推廣的。這個是線上彈簧公式估算，真的蠻好用的。
按照上圖估算結(jié)果，可以看見力的參數(shù)，見右圖：
彈簧的K值為21.88g/mm。彈簧的工作狀態(tài)彈力為21.88g，極限彈力為43.75g。軟件估算也進行了N牛頓換算。
這么這個參數(shù)就是我們須要的。
2，拉簧的估算
拉伸彈簧的拉力、變形和硬度估算與壓縮彈簧基本相同，二者只是受力、變形和撓度的方向相反。因而，壓縮彈簧的基本估算公式同樣可以應用于拉伸彈簧。
初拉力與材料的種類、性能、直徑和彈簧的旋繞比、耳環(huán)的型式、長短以及彈簧的加工方式都有直接的關(guān)系。
用熱軋成型并經(jīng)過加強處理的鋼絲且經(jīng)冷卷成型后的拉伸密圈彈簧，都有一定的初拉力。
不銹彈簧鋼絲與碳素彈簧鋼絲制成的彈簧比較，初拉力要小12%左右，彈簧消撓度滲碳處理的體溫越高，初拉力越小；制成彈簧須要經(jīng)熱處理滲碳的拉伸彈簧就投有初拉力.
拉伸彈簧用于兩種基本設(shè)計：
1)預壓彈簧
冷成形拉伸彈簧適宜簡支加工，因而工作線圈封閉。預壓彈簧可以降低彈簧的負載容量。對于指定寬度彈簧變型，必須使用無預壓的更高負載。預壓形成于彈簧線圈的細紗過程中。規(guī)格大小根據(jù)使用的材料，彈簧指數(shù)和細紗形式。
釋義：也就彈簧線圈與線圈是有間隙的，可以壓縮的。
2)無內(nèi)部預壓彈簧
因為技術(shù)緣由假如沒有必要，可以使用松的線圈彈簧，沒有預壓，工作線圈之間有間隙。自由狀態(tài)下的線圈寬度一般為0.2*D
OK，按照公式再用軟件模擬一下
例如：彈簧材料用的是，通常彈簧彈簧，彈簧拉勾寬度5mm，中經(jīng)為2mm，材料半徑為0.2mm，彈簧10圈，拉伸后寬度最小6mm，最大7mm。
按照軟件來剖析一下它的力是多少？
按照上圖估算結(jié)果，可以看見力的參數(shù)，見右圖：
彈簧的K值為17.5g/mm。彈簧的最大須要93.51g的拉力，最小要76.01g的拉力。軟件估算也進行了N牛頓換算。
這么這個參數(shù)就是我們須要的。
彈簧掃尾設(shè)計見以下參考圖
3，扭簧的估算
要想設(shè)計扭轉(zhuǎn)彈簧，這么我們必須先了解扭簧參數(shù)以及工作中的一些技術(shù)要求。
下邊我們對照扭簧參數(shù)圖來解釋一下這種基本參數(shù)
里面這個圖紙是個很典型的扭簧，其中包括了好多參數(shù)指標，下邊一一講解：
d(彈簧線徑):該參數(shù)描述了彈簧線的半徑，也就是我們說的彈簧鋼絲的粗細，默認單位mm。
Dd(心軸最大半徑)：該參數(shù)描述的是工業(yè)應用中彈簧軸的最大半徑，公差±2%。
D1(外徑):彈簧的外徑等于直徑除以兩倍的線徑。扭簧在工作過程中，外徑可以減少到心軸半徑，外徑公差±2%。
D(中徑):彈簧的中徑等于直徑除以一個線徑。
D2(直徑):等于外徑加上兩倍的線徑。扭簧在工作過程中，直徑將變小，公差(±2%±0.1)mm。
L0(自然寬度)：注意：在工作過程中自然寬度會降低，公差±2%。
Tum(扭轉(zhuǎn)圈數(shù))：彈簧繞制的圈數(shù)，圈數(shù)的不同直接影響扭簧的性能。扭簧的圈數(shù)越多力矩越小。
deg(原始角度)：扭簧的兩個扭腳之間的原始角度。上圖的原始角度為180°。
X1(支承寬度):這是從彈簧圈身中軸到彈簧支承的寬度，通常工作中是固定不動的，也就是我們所說的固定力臂，公差±2%。
X2(施力寬度)：這是從彈簧圈身中軸到彈簧施力點的寬度，通常工作中是轉(zhuǎn)動的，也就是我們所說的施力力臂，公差±2%。
A1(工作扭轉(zhuǎn)角度):扭轉(zhuǎn)彈簧的在工作中扭轉(zhuǎn)的角度。
An(最大扭轉(zhuǎn)角度):扭轉(zhuǎn)彈簧的最大扭轉(zhuǎn)角度。
F1(工作負荷)：扭簧在工作角度A1時作用在扭轉(zhuǎn)彈簧支承上的斥力。
Fn(最大負荷)：準許作用在扭轉(zhuǎn)彈簧支承上的最大力，對應的是An最大扭轉(zhuǎn)角度時所需的斥力。
M1(工作力矩):扭簧在工作角度A1時容許力矩(牛頓*毫米)。
Mn(最大扭力):最大容許力矩(牛頓*毫米)，對應的是An最大扭轉(zhuǎn)角度時的容許力矩。
K(彈簧撓度):這個參數(shù)確定彈簧工作時的阻力。單位牛頓*毫米/度，公差±15%。
A1&F1&M1:(扭轉(zhuǎn)角度，負荷和力矩):以下公式可算出扭轉(zhuǎn)角度A1=M1/R.曉得負荷，可用公式M=F*Ls估算轉(zhuǎn)矩。
支承位置：扭轉(zhuǎn)彈簧的支承有四個位置：0°,90°,180°和270°(請看上圖)。
螺旋方向:右旋彈簧反秒針方向旋，左旋彈簧順秒針方向旋。我們的所有彈簧兩種旋向都可生產(chǎn)。
扭簧按兩種基本設(shè)計制造：緊和松（線圈間隙）。假如是靜態(tài)負載，緊湊的線圈為推薦選項。并且，工作線圈之間出現(xiàn)磨擦，這將造成彈簧壽命降低。另外，線圈的過分接近的間隙制止彈簧完美刻蝕。
OK，按照公式再用軟件模擬一下
例如：材料用的是，彈簧中經(jīng)為5，線材半徑0.2，圈數(shù)10，固定角度90，臂長3，工作角度25度，預壓10度后為35度。
按照軟件來剖析一下它的力是多少？
按照上圖估算結(jié)果，可以看見力的參數(shù)，見右圖：
彈簧的K值為0.16g/mm。旋轉(zhuǎn)后總寬度為2.27mm，旋轉(zhuǎn)后半徑弄成了4.7mm，最小力矩1.02g，最大扭矩1.43g。
這么這個參數(shù)就是我們須要的。
彈簧掃尾設(shè)計見以下參考圖
【四】
彈簧表面處理與測試要求
【結(jié)語】
1，以上大部份信息來始于旭佳創(chuàng)彈簧網(wǎng)彈簧的彈力計算公式，挺好的一個網(wǎng)站，基本滿足了結(jié)構(gòu)設(shè)計須要的專業(yè)數(shù)據(jù)，所以，就沒有打碼處理，真的不是來打廣告的。
2，不僅里面3種常用彈簧估算，雖然里面還有金屬板材彈力估算軟件模擬，見右圖：
有興趣可以去逛一逛。
3，如你有更好的彈簧模擬估算軟件，可以在后臺或則在分享群分享下來吧，在此謝過了！
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