关于此工具
螺旋压缩弹簧计算器是一款免费的、在浏览器中运行的工具，根据几何形状和材料计算圆钢丝螺旋压缩弹簧的机械属性。它返回弹簧刚度 k = G·d⁴/(8·D³·Na)、给定力下的挠度、弹簧指数、Wahl 修正剪应力和压并高度。输入钢丝直径 d、中径 D、有效圈数 Na 和施加力 F。所有计算都在您的浏览器本地完成。
刚度为 k = G·d⁴/(8·D³·Na)，其中 G 是材料的剪切模量——琴钢丝约 79.3 GPa，不锈钢约 69 GPa，或者您可以输入自定义值。挠度根据胡克定律得出 x = F/k。弹簧指数 C = D/d 描述线圈比例，Wahl 修正系数 Kw = (4C − 1)/(4C − 4) + 0.615/C 考虑内圈表面的附加应力，给出峰值剪应力 τ = Kw·8·F·D/(π·d³)。如果您输入总圈数 Nt，压并（完全压缩）高度为 Ls = d·Nt。可使用 SI（mm, N），刚度以 N/mm、应力以 MPa 表示，或英制（in, lbf），刚度以 lbf/in、应力以 psi 表示。
举一个实例，一根琴钢丝弹簧（G = 79.3 GPa），d = 2 mm，D = 15 mm，Na = 8 有效圈，刚度 k = 79,300 × 2⁴ / (8 × 15³ × 8) ≈ 5.87 N/mm，因此 50 N 的力将其压缩约 8.5 mm。其指数 C = 7.5 给出接近 1.20 的 Wahl 系数和约 285 MPa 的修正剪应力。使工作应力保持在材料许用值内，以避免永久变形和疲劳。
常见问题
弹簧刚度如何计算？
圆钢丝螺旋压缩弹簧的刚度为 k = G·d⁴/(8·D³·Na)，其中 G 是剪切模量，d 是钢丝直径，D 是中径，Na 是有效圈数。由于刚度与 d⁴ 成正比、与 D³ 成反比，钢丝或线圈直径的微小变化会显著改变刚度。
什么是弹簧指数和 Wahl 系数？
弹簧指数 C = D/d 是中径与钢丝直径之比，通常为 4–12。Wahl 修正 Kw = (4C − 1)/(4C − 4) + 0.615/C 提高名义剪应力，以考虑内圈表面的曲率和直接剪切，给出 τ = Kw·8·F·D/(π·d³)。
我应该使用哪个剪切模量？
使用材料的剪切模量 G：琴钢丝和硬拉碳钢约 79.3 GPa（11.5 Mpsi），302/304 不锈钢约 69 GPa（10 Mpsi）。选择与您钢丝匹配的预设，或选择自定义并以 GPa 输入其他合金的 G。
什么是压并高度？
压并高度 Ls 是弹簧完全压缩使线圈接触时的长度，此处根据钢丝直径和总圈数 Nt 计算为 Ls = d·Nt。它设定了最小长度和最大可用挠度；弹簧在使用中绝不能压缩到低于其压并高度。