GB/T 1239.6-1992 圆柱螺旋弹簧设计计算

华人民共和国国家标准

圆柱螺旋弹簧设计计算

代替部分

主题内容与适用范围

本标准规定了圆截面圆柱螺旋弹簧的设计计算

本标准适用于圆截面圆柱螺旋压缩弹簧拉伸弹簧和冷卷圆柱螺旋扭转弹簧以下简称弹簧

本标准不适用于异形截面弹簧特殊材料和特殊性能的弹簧

引用标准

弹簧钢

冷卷圆柱螺旋拉伸弹簧技术条件

冷卷圆柱螺旋压缩弹簧技术条件

冷卷圆柱螺旋扭转弹簧技术条件

热卷圆柱螺旋弹簧技术条件

弹簧术语

阀门用油淬火回火铬钒合金弹簧钢丝

硅青铜线

锡青铜线

铍青铜线

碳素弹簧钢丝

琴钢丝

阀门用油淬火回火碳素弹簧钢丝

油淬火回火碳素弹簧钢丝

油淬火回火硅锰合金弹簧钢丝

阀门用油淬火回火铬硅合金弹簧钢丝

机械制图弹簧画法

硅锰弹簧钢丝

铬钒弹簧钢丝

阀门用铬钒弹簧钢丝

铬硅弹簧钢丝

弹簧用不锈钢丝

弹簧的参数名称及代号

表所示为弹簧的参数及代号

国家技术监督局批准实施

表

参数名称号单位

材料直径

弹簧中径

弹簧径

弹簧外径

导杆直径

自由高度自由长度

工作高度工作长度

试验负荷下的高度

压并高度

工作行程

材料展开长度

节距

间距

有效圈数

圈

总圈数

支承圈数圈

螺旋角

工作负荷

初拉力

试验负荷

压并负荷

工作扭矩

试验扭矩

工作负荷下变形量

试验负荷下变形量

试验负荷下的高度

续表

参数名称号单位

工作扭转变形角

自由角度

试验扭矩下的扭转变形角

材料切变模量

材料弹性模量

材料抗拉强度

初切应力

材料切应力

许用切应力

试验切应力

材料弯曲应力

许用弯曲应力

试验弯曲应力

弹簧刚度

弹簧变形能

曲度系数

旋绕比

弹簧高径比

材料

弹簧常用材料如表所列有必要时可使用表所列以外的材料

表

切变模量推荐硬推荐温

直径规格

标准号标准名称牌号度范围度范围性能

强度高性能好

级

级用于低应力弹簧

碳素弹簧钢丝级

级用于中等应力弹簧

级

级用于高应力弹簧

强度高韧性好用

组

于重要的小弹簧

琴钢丝组

组较组强度高

组

组主要用于阀弹簧

强度高性能好用

阀门用油淬火回

于内燃机阀门弹簧或

火碳素弹簧钢丝

类似用途弹簧

强度高性能好适

油淬火回火碳素类类

用于普通机械用弹簧

弹簧钢丝

类较类强度高

强度高弹性好易

脱碳用于较高负荷的

弹簧类用于一般用

油淬火回火硅锰类类类

途弹簧类用于一般

弹簧钢丝

用途和汽车悬挂弹簧

类用于汽车悬挂弹

簧

阀门用油淬火回

有较高的疲劳强度

火铬硅弹簧钢丝

用于较高工作温度的

高应力内燃机阀门弹

阀门用油淬火回

簧或其他类似弹簧

火铬钒弹簧钢丝

强度高较好的弹

硅锰弹簧钢丝性易脱碳用于普通

机械的较大弹簧

铬钒弹簧钢丝高温时强度性能稳

定用于较高工作温度

阀门用铬钒弹簧下的弹簧如内燃机阀

钢丝门弹簧等

高温时强度性能稳

铬硅弹簧钢丝定用于较高工作温度

下的高应力弹簧

续表

切变模量推荐硬推荐温

直径规格

标准号标准名称牌号度范围度范围性能

组

耐腐蚀耐高低温用

组组组

弹簧用不锈钢丝组于腐蚀或高低温工作

条件下的小弹簧

组

有较高的耐腐蚀和

硅青铜线防磁性能用于机械或

仪表等用弹性元件

有较高的耐磨损耐

腐蚀和防磁性能用于

锡青铜线

机械或仪表等用弹性

元件

较高的耐磨损耐

蚀防磁和导电性能

铍青铜线

用于机械或仪表等用

精密弹性元件

弹性好用于普通机

械用弹簧

较高的疲劳强度弹

性好广泛用于各种机

械交通工具等用弹簧

热轧弹簧钢

弹度高抗高温用

于承受较重负荷的较

大弹簧

高的疲劳性能抗高

温用于较高工作温度

下的较大弹簧

圆柱螺旋压缩弹簧设计计算

基本计算公式

弹簧的强度和变形的基本计算公式

材料切应力按式计算

弹簧变形量按式计算

弹簧刚度按式计算

弹簧变形能按式计算

弹簧材料直径按式计算

弹簧中径按式计算

弹簧有效圈数按式计算

式中曲度系数值可按式计算或根据旋绕比查图

图曲度系数

弹簧的特性和变形

弹簧特性

为了保证指定高度时的负荷弹簧变形量应在试验负荷下变形量的之间即按

式校核

在特殊需要保证刚度时其刚度按试验负荷下变形量的之间由两负荷点的负荷差

与变形量差之比来确定即按式计算

试验负荷

试验负荷为测定弹簧特性时弹簧允许承受的最大负荷其值可按式取曲度系数导出

如式

式中为试验切应力其最大值取表和表中的类负荷下的许用切应力值

类和类负荷的弹簧在某些情况下可取或取但其值

不得超过最大试验切应力值或其对应的最大试验负荷值

注如由于原材料及工艺的原因在计算试验负荷时对于旋绕比的弹簧仍可加曲度修正系数

压并负荷

压并负荷为弹簧压并时的理论负荷对应的压并变形量为

弹簧材料参数的选取

许用切应力

弹簧的许用切应力按负荷类型在表和表或图中选取

类负荷受静负荷以及变负荷作用次数在次以下的负荷等取图中的所示值

类负荷受变负荷作用次数在次范围的负荷以及冲击负荷等取图中

所示值的

类负荷受变负荷作用次数在次以上的弹簧取图中所示的

表

钢丝类型油淬火回火钢丝碳素钢丝琴钢丝不锈钢丝青铜线

许

类

用

切

类

应

力

类

注取下限值

不适用于直径的钢丝