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记号的含义
螺旋弹簧的设计时候使用的记号如下表1所示。横弹性系数G的值如表2所示。

记号
记号的含义
单位
d
材料的直径
mm
D1
弹簧内径
mm
D2
弹簧外径
mm
D
弹簧平均径
mm
Nt
总圈数
—
Na
有效圈数
—
Hs
试验载荷下的高度
mm
黄铜丝
×104
锌白铜丝
×104
磷青铜丝
×104
铍铜丝
×104
螺旋弹簧的设计用基本计算公式
螺旋弹簧的负荷和弹簧定数・弯曲的关系
具有线性特征弹簧的负荷和弯曲是成比例的。
从螺旋弹簧的尺寸求弹簧的定数
压缩螺旋弹簧的素線径因扭转而产生弯曲的弹簧定数K
螺旋弹簧的扭转应力
螺旋弹簧的扭转修正应力
螺旋弹簧试验载荷下高度(端面磨削的情况下)
螺旋弹簧两端的各厚度之和
不同材质螺旋弹簧在高温时的机械特性
(N/mm2)
材質
環境
100℃
200℃
300℃
400℃
500℃
600℃
SUP10
通常
76500
74300
—
—
—
—
SUS304
耐蚀・高温
68100
66200
—
—
—
—
SUS316
耐蚀・高温
68100
66200
—
—
—
—
材質
環境
100℃
200℃
300℃
400℃
500℃
600℃
SKD4
高温
77000
74700
71600
69000
—
—
INCONELX750
耐蚀・高温
77700
76600
74700
72800
70900
—
INCONEL718
耐蚀・高温
74700
72400
70100
67800
65900
63600
C5191
耐蚀
—
—
—
—
—
—
(N/mm2)
材質
応力位置
100℃
200℃
300℃
400℃
500℃
600℃
SUP10
τ0
490
410
—
—
—
—
SUS304
τ0

—
—
—
—
SUS316
τ0

—
—
—
—
SKD4
τ0
550
490
430
350
—
—
INCONELX750
τ
482
482
482
482
310
—
INCONEL718
τ
519
519
519
519
445
343
C5191
τ0
—
—
—
—
—
—
组合弹簧的计算公式
螺旋弹簧的直列和并列
弹簧在设计的时候,虽然应该尽可能设计一根弹簧,但是一根弹簧无法满足的情况下,也会对多根弹簧进行组合以满足设计要求。
弹簧的组合有纵向排列的直列法和横向排列的并列法两种模式。
这样的分类,不仅和螺旋弹簧有关,盘形弹簧等其他种类的弹簧也是一样,也会进行直列和并列组合来使用。
从负荷的观点来考虑的话,对各个弹簧作用相等的力的组合方式叫直列,各个弹簧变位相等的组合方式叫并列。

图示显示的是使用了3个弹簧的情况。
n个弹簧的各个定数就是 k1,k2,・・・,kn
弹簧并列和直列组合时全部的定数K公式参照下列。

并列组合的螺旋弹簧的个数增加会导致全体弹簧定数变大,直列组合个数的增加会导致弹簧定数变小。

并列的字面意思就是横向排列,但是单纯的排列空间上不好安排,所以像图3那样弹簧的内侧和弹簧组合,同心相排的情况下很多。这样的排列一般被称作亲子弹簧。
但是,同心组合的情况下,为了弹簧不互相缠绕在一起,交替的改变弹簧卷的方向,或者确保弹簧和弹簧之间有一定的间隙是很有必要的。
另外,对弹簧的组合进行下功夫的话,像下图a,b那样,可以制作出不是直线的弹簧特性。
例如需要像图4那样特性弹簧的时候,需要对自由长或者不同密着负荷的弹簧进行组合。
图5的弹簧特性是在图6那样结构中加入弹簧,事先加上负荷,就会得到〔上段弹簧定数〕<〔下段弹簧定数〕这样的组合。

弹性能量的计算公式
弹簧内积蓄的能量