机械弹簧设计公式计算方法

定义：由螺旋缠绕的圆线制成的机械弹簧每确定的移动距离恒定的力率。机械弹簧由线圈组成。这些机械弹簧能够通过其线圈施加的恒定力取决于许多物理尺寸，有时还取决于弹簧可能进行的定制修改。机械弹簧有不同类型。机械压缩弹簧，机械拉伸弹簧，机械扭力弹簧和机械锥形锥形弹簧。由于外径的变化，机械圆锥弹簧不能在每行进的距离上施加恒定的力。

（1）机械压缩弹簧在线圈之间具有节距，这使得它们可以被压缩。它们的力取决于线圈直径的紧密度以及这些线圈之间的节距量。如果您的机械压缩弹簧具有多个线圈且它们之间的螺距很小，则有可能压缩到其实心高度，具体取决于弹簧指数（线圈的紧密度）。如果线圈之间的螺距很小，则机械弹簧会非常坚固，但是由于线圈之间的应力和直径的紧密性，它可能无法偏转到其实心高度无需永久设置。机械压缩弹簧的弹簧常数定义为每英寸力的磅数（每毫米牛顿）。它是通过将要施加在弹簧上的所需载荷除以弹簧达到所需载荷高度所需的行程量来计算的。

公式：速率（k）=负载（F）÷行程（x）

如果您的弹簧在10lbf（力磅）的载荷下移动2英寸（英寸），则弹簧刚度将为5lbf / in（每英寸力磅）。

k = F÷x

k = 10÷2

k = 5

（1）机械拉伸弹簧的线圈之间没有任何螺距。它们是通过将线圈紧紧缠绕在另一个线圈上而制成的，以便在延伸时能够施加一定的力。它们的末端带有钩子，这些钩子会钩在将要拉动弹簧的机构中的零件上。弹簧的力还取决于弹簧索引和线圈数量。在这种情况下，线圈的数量取决于弹簧的主体长度（不带钩的弹簧的长度）和线径。弹簧的线圈越少，弹簧的分度越紧，弹簧所承受的力和应力就越大。意味着这将是一个强劲的春天，但它不会偏转太多。在线圈之间已经存在存储的能量，一旦拉伸弹簧伸展到光在其线圈之间显示的点，该能量就被释放。这是使弹簧线圈完全压缩的张力。初始张力是基于弹簧刚度的一种附加力。这意味着要计算机械拉伸弹簧的比率，您需要从载荷中减去初始拉力，然后将结果除以满足延长长度所需的行进距离。

公式：速率[k] =（负载[F] –初始张力[IF]）÷行程[x]

如果您的弹簧需要在2lbf（磅力）的载荷下移动0.5英寸（英寸），并且初始张力为0.5lbf（磅力），则弹簧刚度将为0.875lbf / in（磅力）每英寸）。

k =（F – IF）÷x

k =（2 – 0.5）÷0.5

k = 1.5÷0.5

k = 3.5

（1）机械扭转弹簧在线圈之间也没有任何螺距，就像机械拉伸弹簧一样，但是它们执行的是径向力，而不是像拉伸弹簧和压缩弹簧那样施加线性力。从机械拉伸弹簧了解机械扭力弹簧的方法是端部不同。机械扭力弹簧的支腿可帮助其在机械装置内扭力，而机械拉伸弹簧的钩子则需要拉动或伸出。对于扭力弹簧，与对压缩弹簧和拉伸弹簧施加的力一样，该规则也适用于越来越少的力。更多的线圈产生较小的力，而紧密的弹簧索引产生更大的力，反之亦然。要计算机械扭力弹簧的恒定力，测量单位会从磅力变为英寸磅力；由于这是旋转力，因此行程单位从英寸变为挠曲度。我们通过将力除以所需的行进度来计算每度的速率。

公式：每度数（k）=扭矩（T）÷挠度（x）

如果您的弹簧在9英寸磅的载荷下会偏转90o（度），每度的速率为0.1 in-lbs / deg。 （英寸/磅/度）。

k = T÷x

k = 9÷90

k = 0.1