扭转弹簧设计计算公式_扭转弹簧的应用实例

1.压缩弹簧计算基本认知

2.怎么计算门的推力及弹簧扭矩

3.压缩弹簧为会么分内径基准和外径基准

4.几种常见的弹簧种类

导语：常见弹簧的样式分很多种，其作用也各不相同。不同的弹簧的规格依然有很大的不同，并且作为常见的扭转弹簧功能不容小觑，本文土巴兔小编为大家整理了在国民经济领域占有重要地位的扭转弹簧的规格及其使用技巧。希望无论是扭转弹簧的一般使用者还是专业技术人员，都会对扭转弹簧有一个整体的认知，方便扭转弹簧更好的使用于生活当中。

扭转弹簧是什么样的：

扭转弹簧是螺旋弹簧的一种，扭转弹簧区别于一般弹簧的优越性主要是在于它能产生扭矩或者是旋转力。而它的控制过程则是扭转弹簧的顶部与其他组件相互固定在一起，当与其固定的组件绕着扭转弹簧旋转的时候，扭转弹簧则把组件拉回开始的地方。它的力的来源是由于弹簧弯曲的特性，所以它的制约来源于弯曲应力。简单的来说，扭曲弹簧就是通过存储和释放势能来使某一物体固定的弹簧。

扭曲弹簧的主要规格：

主要参数：d（弹簧线径）?Dd（心轴最大直径）?Di（内径）?De（外径）?LO（自然长度）LS（支承长度）?An（最大扭转角度）Fn（最大负荷）Mn（最大扭矩）R（弹簧刚度）

扭转弹簧的作用：

扭转弹簧主要在工业的生产中起到一种平衡作用。比如说在汽车的悬挂系统中，它与汽车的减震器相互作用，弹簧的扭转角度使材料的变形而恢复到原来状态。从而防止汽车震动过大，这对于汽车的安全系统起到一个很好的保护作用。

然而弹簧在整个保护的过程中会缀裂毁坏，也就是大家称的疲倦断裂，所以技术人员或是广大消费者都要注意疲倦性的断裂。作为技术人员要做到在零件结构设计中尽量避免尖角、缺口和截面突变，从而减少应力集中而产生的疲劳裂纹的状况。故而生产商家要提高零件表面的加工质量从而起到一种减少疲劳源的作用。另外也可以取表面加大强化的处理。

如何选择合适的扭转弹簧：

能否选择一个合适的扭转弹簧，直接关系到弹簧的持久力与弹性的大小。并且不合格的扭转弹簧也会影响机械质量的高低。所以小编认为选择合适的弹簧应该注意以下几个方面：

1.弹簧的弹性拉力：弹性越强的弹簧持久力越强

2.耐疲劳性：一定要防止弹簧的疲劳性断裂

3.柔软性：柔软性是跟弹簧的质地有关的。

经过小编完整系统性的介绍希望给大家能够对扭转弹簧有一个较为清晰的认知，谨记在购买或者生产的时候要主要小编说的综合要点哦。

压缩弹簧计算基本认知

导语回想学生时代，在学习的时候，是不是总是觉得学习的东西好像都没用啊，但是当你真正需要运用这个知识的时候，你才会惊觉书到用时方恨少！尤其是作为文科生，看理科生的世界总是那么的神奇，物理到底有用吗，总是会产生这样的困惑。在现实生活中，一个例子告诉你物理非常有用——扭转弹簧。下面就来介绍扭转弹簧使用的有关内容。

扭转弹簧使用范围

扭转弹簧一般会在哪些地方使用呢？小编说一个最常见的例子：我们晒衣服的时候使用的木夹子，不相信的话，你可以拆下来看看上面是不是有一个扭转弹簧。所以说，扭转弹簧在生活中是非常常见的，它的适用范围非常广，覆盖极其多的领域。

比如说，在电子产品方面，我们最常使用的计算机、照相机就有安置扭转弹簧；家用电器方面，能够被提及的，说得上的家电都有安装扭转弹簧，无论是冰箱、洗衣机、微波炉、空调、电视剧等等，全部都有；从交通工具这方面来说，汽车、摩托车、电瓶车、自行车，哪怕是小孩子用的童车也都是可以寻觅到扭转弹簧的身影！?

总之一句话，只要是运用到机械知识的行业，只有你想不到，就没有扭转弹簧出现不了的地方。

我们已经知道了扭转弹簧的应用是非常广的，那么问题来了！扭转弹簧到底有何德何能可以被应用于这么广泛的范围呢？

扭转弹簧之所以可以被这么广泛的应用的原因还是在于它的“恢复力”，这又怎么说呢？?

扭转弹簧的原理

扭转弹簧其实就是属于螺旋弹簧。在应用的时候，扭转弹簧的底端部分往往是被固定到了其他的地方，这就形成了其他的组件围绕着扭转弹簧的中心旋转的现象。一旦当其他的组件围绕着弹簧中心旋转开始的时候，弹簧就是迅速将其他组件给拉回到原来的位置，这就会形成一种旋转力，将产生的旋转力变化为所需要的阻力。这样，扭转弹簧就可以通过储存或者是释放这种能量的方式来以静态的方式固定住某一装置，达到预期想要的结果。

　　弹簧的正确使用方法

⑴超过最大压缩量的使用(30万回条件，接件密著长之使用)?压力产生进而造成折损，接近密著长之使用，会使弹簧线部逐渐密著如此，因为弹簧定数变高造成荷重曲线随之生高，近而产生高应力使弹簧断裂，请不要使用超过30万回。

⑵无预压的使用?因有间隙造成弹簧上下震动导致弹簧扭曲，如有预压时，弹簧较为稳定。

⑶弹簧横置使用?弹簧横置使用时，会造成导销与弹簧磨损并断裂。

⑷无弹簧导引的使用?如在舞弹簧导引的情况下使用时，很容易造成弹簧底部及本体之扭曲，其扭曲部之局部高压力是导致弹簧断裂的要因，请一定要使用内径导销或外径导引等装置。

⑸装配面平性度不良时?装配面之平行度不良时会造成弹簧扭曲，局部产生高压力断裂，及平行度不良之场合造成弹簧扭曲与超过30万回使用造成弹簧断裂。请在不超过30万回使用条件下改善装配面的平行度。

⑹有关弹簧内径及导销?与导销之间间隙过小时，会造成内径之碰撞磨耗，其磨耗部是造成弹簧断裂的要因，相反如间?太大会造成弹簧扭曲断裂，最佳之间?为弹簧内径-1.0mm左右。及自由长较长的弹簧(自由长/外径大于4以上)请用段阶或导销，以避免弹簧体扭曲时与导销之碰撞。

⑺弹簧外径与沉头孔?沉头孔与弹簧间隙头太小时，会因弹簧压缩致使外侧膨大与沉头孔磨擦造成力集中断裂，较佳的沉头孔径为弹簧外径+1.5mm。自由长较长的弹簧时请用沉头孔形状。

⑻导销长度及沉头孔深度较短时?导销太短，会造成导销头部与弹簧磨损而断裂，导销的理想长度设定为弹簧长之1/2以上，并请倒C3之倒角。

⑼变方或使用?使用弹簧时，弹簧受力扭曲致使内圈弹簧插入到外圈内(或外圈插入内圈)造成断裂。

⑽弹簧串联的使用?以串联方式使用时致使弹簧弯曲，并超越导销或沉头孔长度，进而造成一相同原因之断裂，及因弹簧本身荷量之稍许差异造成荷重较弱者承受更大的压缩量面断裂。

⑾碎片，异物夹杂使用时?夹杂异物部分会造成有效卷部无作用仅其他部分之压缩，实质的有效卷数变小近面造成高应力并断裂，请勿将异物夹杂于弹簧内。

当然，我们也可以发现，应用的地方不一样，其中扭转弹簧的圈数也是不同的，所以，这里面就涉及到了大量的物理、数学知识。通过固定住装置所需要的阻力大小，来计算得到扭转弹簧所需要的圈数。并且，在计算的过程中，根据应用的实际要求来设计扭转弹簧的旋转方向。?

以上就是有关扭转弹簧使用的相关内容，希望能对大家有所帮助！

怎么计算门的推力及弹簧扭矩

我们都知道压缩弹簧就是承受压力的螺旋弹簧，它一般用料的截面基本都是圆形。压缩弹簧一直广泛用于我们的生活，不管是一些大型的设备或者小型的设备，都基本用上了压缩弹簧。那么知道一些关于压缩弹簧计算的知识，是不是对于我们的生活有着许多的便利了。因为圆形弹簧使用较多，所以就简单为大家介绍一下关于圆形压缩弹簧计算的知识。下面和小兔一起去学习一下吧。

圆柱螺旋弹簧根据工作时受力不同又可分为:压缩弹簧,拉伸弹簧和扭转弹簧。此次扫盲我们只介绍圆柱螺旋弹簧。

　　圆柱螺旋压缩弹簧各部分名称及尺寸关系

　　此图为圆柱螺旋压缩弹簧各部分尺寸,图中尺寸的意义如下

1.?簧丝直径d?弹簧的钢丝直径(俗称线径或线径)

2.?弹簧外径D?弹簧的最大直径(俗称大径,也有的公司用OD来表示外径,知道就好,不要学这种坏习惯)?3.?弹簧内径D1弹簧的最小直径(俗称小径,也有的公司用ID来表示内径,知道就好,不要学这种坏习惯)

4.?弹簧中径D2弹簧的平均直径(俗称中心径,也有的公司用Dcen来表示外径,知道就好,不要学这种坏习惯)?5.?节距t?除两端支撑圈外,弹簧上相邻两圈在相对应两之间的轴向距离?6.?弹簧圈数?弹簧圈数共有三种,即有效圈数n,支撑圈n2,和总圈数n1.?7.?自由高度H0?弹簧在不受外力时的高度(或长度)，H0=nt+(n2-0.5)d

当然弹簧的参数远远不只这些，像一些疲劳特性计算,有效寿命的计算,?载荷与变形屈服曲线,弹簧刚度有限元分析等,在扫盲班中就不做解释了,放在后面提高班中再介绍。

接下来简单介绍一下弹簧的加工艺:

我们常用碳素弹簧钢、合金弹簧钢、不锈弹簧钢以及铜合金、镍合金和橡胶等材料来制作弹簧。弹簧的制造方法有冷卷法和热卷法。弹簧丝直径小于8毫米的一般用冷卷法，大于8毫米的用热卷法。有些弹簧在制成后还要进行强压或喷丸处理，可提高弹簧的承载能力。

我们回到正题,讨论一下此次扫盲题的分析及计算:?首先我们要搞清楚弹簧的刚度计算公式~?弹簧刚度值我们用K来表示,单位是N/mm2

K=G*d^4/8*d2^3*n?其中G是指材料的切变模量(俗称弹性系数),此数据一般可通过查表获得,也可以要求供应厂商提供材料物性表获得.常见的像SUS631,SUS316,SUS304,SUS302等为70000N/mm2?弹簧刚,65Mn等等约为80000N/mm2~

求得K值后后，我们还需获得弹簧的作用长度L值，此长度由我们设计者来设计确定。

作用长度指弹簧的预压长度+作用行程长度之和?如一个弹簧由10压缩至6,那么它的作用长度则为4.如果还有预压高度，也要一并算入作用长度。?最后弹簧作用力P值为：P=K*L

具体的计算过程小兔就不多讲了，毕竟大家都不是小学生了，?而所有制造压缩弹簧中，只要没有严格的标准，只要是符舍设计要求的制造都是可行的。我们可以随意改变弹簧线径，有效圈数，自由高度，内径等参数来调整弹簧作用力。但是对于一些严格要求的设备就不行了。?好了，所有的介绍就到这里了，希望可以帮助大家，让大家收获一份知识。

压缩弹簧为会么分内径基准和外径基准

因为将它们两端平齐的套在一起后，下端挂一重物，平衡时两弹簧的弹力比为2：1.

所以劲度系数的比为2:1

将它们串连后再挂上原重物时力相同.

所以伸长量之比为1:2

://baike.baidu/view/38962.htm

形变

凡物体受到外力而发生形状变化谓之“形变”。物体由于外因或内在缺陷，物质微粒的相对位置发生改变，也可引起形态的变化。形变的种类有：

1.纵向形变：杆的两端受到压力或拉力时，长度发生改变；

2.体积形变：物体体积大小的改变；

3.切变：物体两相对的表面受到在表面内的（切向）力偶作用时，两表面发生相对位移，称为切变；

4.扭转：一圆柱状物体，两端各受方向相反的力矩作用而扭转，称扭转形变；

5.弯曲：两端固定的钢筋，因负荷而弯曲，称弯曲形变。

无论产生什么形变，都可归结为长变与切变。

参考资料：

几种常见的弹簧种类

压力弹簧 压力弹簧的设计数据,除弹簧尺寸外,更需要计算出最大负荷及变位尺寸的负荷；弹簧常数：以k表示,当弹簧被压缩时,每增加1mm距离的负荷(kgf/mm)；弹簧常数公式（单位：kgf/mm）：K=(G×d4)／（8×Dm3×Nc） G=线材的钢性模数：琴钢丝G=8000 ；不锈钢丝G=7300；磷青铜线G=4500 ；黄铜线G=3500d=线径Do=OD=外径Di=ID=内径Dm=MD=中径=Do-dN=总圈数Nc=有效圈数=N-2弹簧常数计算范例:线径=2.0mm ,外径=22mm ,总圈数=5.5圈 ,钢丝材质=琴钢丝 K=(G×d4)／（8×Dm3×Nc）＝（8000×24）／（8×203×3．5）＝0．571kgf／mm拉力弹簧拉力弹簧的 k值与压力弹簧的计算公式相同.拉力弹簧的初张力：初张力等于适足拉开互相紧贴的弹簧并圈所需的力,初张力在弹簧卷制成形后发生.拉力弹簧在制作时,因钢丝材质、线径、弹簧指数、静电、润滑油脂、热处理、电镀等不同,使得每个拉力弹簧初始拉力产生不平均的现象.所以安装各规格的拉力弹簧时,应预拉至各并圈之间稍为分开一些间距所需的力称为初张力.初张力=P-（k×F1）=最大负荷-（弹簧常数×拉伸长度）扭力弹簧弹簧常数：以 k 表示,当弹簧被扭转时,每增加1°扭转角的负荷(kgf/mm).弹簧常数公式（单位：kgf/mm）:K=(E×d4)／（1167×Dm×p×N×R）E=线材之钢性模数：琴钢丝E=21000 ,不锈钢丝E=19400 ,磷青铜线E=11200,黄铜线E=11200d=线径Do=OD=外径Di=ID=内径Dm=MD=中径=Do-dN=总圈数R=负荷作用的力臂p=3.1416

压缩弹簧：用途最广，在制造时，绕成分开的螺旋圈，使各圈有间隙（节距），以便受力收缩，保持有向两端伸张的张力。受最大负荷时，不能被完全压缩，必须在有效圈数间保留间隙，以免摩擦或其他物质嵌入，引起疲劳破坏。弹簧自由长度应等于弹簧之实长加上间隙，再加变形量。压缩弹簧为增加接触面，面应予磨平，以获取60~80%接触面。 其端部形状有多种：两端坐圈，两端磨平等。乃各圈分绕，因能承受压力，两端可为开式或闭式或绕平或磨平。压缩弹簧乃变体弹簧第一种，由直筒型、锥形至缩、凸腰形，乃至各种尾端之变体，均可依设计成型。 压缩弹簧为所有弹簧种类中最被广泛运用的一种，产品运用范围广及电子、电机、计算机、信息、汽机车、自行车、五金工具、礼品、玩具、乃至国防工业，因其设计与原理易于掌握，制造控制也最为单纯。拉伸弹簧：各圈绕成相互紧贴的螺旋圈或节距圈，受外力时向外伸长，保持有向中间收缩之力。拉簧钩分为多种：英式钩，德式钩，边耳钩，鱼尾钩等。拉伸弹簧乃典型之弹簧即弹簧之代表，由直筒形至各种变体，乃至挂钩之各种形状均能依设计成型。 拉伸弹簧为压缩弹簧之反向运用，运用范围大致较无具体产品类别，但操作控制较压缩弹簧高一级。扭转弹簧：扭转弹簧分为单扭弹簧和双扭弹簧，弹簧常套入销或轴中，当受外力后，即依弹簧轴心为轴而产生一扭转力，使得弹簧捲紧或旋鬆。双扭弹簧又分为外双扭和内双扭力弹簧。各圈或是紧密围绕或是分开围绕，俾能适任扭转负荷（与弹簧轴线成直角）。弹簧之末端可绕成钩状或直扭转臂。扭转弹簧乃变体弹簧之极至，由单扭至双扭，乃至各种扭杆之变形，得依设计成型。 扭转弹簧为所有弹簧类别中设计原理较为复杂的一种，型式的变化亦相当活泼，故设计时所涉及的理论也最为烦索。因此设计时亦较难掌握。碟形弹簧碟形弹簧(碟簧)DIN2093具有体积小、负荷大、组合使用方便等特性，同时具有载荷集中传递的优点。可用单片对合组合、多片叠合组合和混合组合等方式以获得各种不同曲线。在机械行业中很大范围内取代圆柱弹簧，体现了新产品（主机）设计小型化多功能化的特点。如在载荷作用方向上，较小的变形能承受较大的载荷，轴向空间紧凑。与其他类型的弹簧比较，其单位体积的变形能较大，具有较好的缓冲吸震能力。特别是用叠合组合使用方式，由于表面摩擦阻尼作用，吸收冲击和消散能量的作用更为显著。目前，在国防、冶金、工程、电力、机床、建筑等行业得到广泛应用。如：模具、支承吊架、离合器、制动器、桥梁缓冲（减震）装置、轴承预紧、安全过载装置、重型机械、机械起动器、控制装置、阀门、工业电炉、分度装置、夹紧装置等等。碟形弹簧执行DIN2093和GB/T12-2005标准。碟形弹簧(碟簧)常用的表面处理方法：发蓝，磷化，镀镍，电泳和机械镀锌等。锥形弹簧：绕成锥形的螺旋圈，可承受压力及张力，一般承受力量均甚小。当受压缩时各圈收缩进大圈的平面内为其优点，例手电筒盖上压缩电池用的弹簧即是。特殊之线圈弹簧：有圆锥形、桶形及梯形和鼓形特殊线圈弹簧，广用于弹簧业。板状弹簧：用扁平或板状材料制造而成，也叫板弹簧或片弹簧，有下列数种：单片弹簧，利用一金属片制成弹簧，当弹簧卷曲方向与施力方向相反时，则弹簧发生弹力。圆盘弹簧亦称上形弹簧外形与垫圈相似，用于空间狭小及偏转不过大处。动力弹簧利用长而窄之薄金属片，绕成螺线状，放置于匣内而利用其储存之能量做为动力之来源者。悬臂板弹簧：弹簧一端固定，一端半悬于空中者。板片弹簧称层叠弹簧，板片弹簧在能量储掀的效率上，较螺旋弹簧稍低，但它能承载较大之负荷，故普通用在汽车，火车等机动车辆上。有时为了增加吸收能量，达到更佳的避震效果，可作成椭圆形层叠弹簧或称「双层叠弹簧」。特种弹簧：扣环：扣环分C形扣环及E形扣环等两类。C形扣环可分为两种，一种是装入轴的沟槽中，作为轴端或其他机件的固持。空气或油压伸缩囊：空气或油压伸缩囊是利用空气或液体（通常用油）压力所产生的弹性；外面容器是利用灯笼形的空气（油）伸缩囊，常应用为汽车之缓冲器。扭杆弹簧：扭杆弹簧可用于扭转之场合，当然此棒可粗也可细如同线制者，亦有较粗而以纲条绕成者一样，其差别在于线径与长度之比悬殊而已。波形弹簧广泛适用于电机,纺织机械，液压设备，汽车等行业，主要安装与规格（公称尺寸）相适宜的轴承室或孔内，