众泰控股集团有限公司企业标准
Q/CS
发布Q/CS 05.010-2013
行李箱扭簧设计计算方法
2013-02-28实施
2013-02-25发布
Q/CS 05.010-2013
前言
本标准由众泰汽车工程研究院车身部提出。
本标准由众泰汽车工程研究院车身部归口管理。
本标准由众泰汽车工程研究院车身部负责起草。
本标准主要起草人：綦法富。
行李箱扭簧设计计算方法
1 范围
本标准规定了行李箱扭簧的技术要求、试验方法和计算方法。
本标准适用于三厢车鹅颈式（弓形）铰链所配用的行李箱扭簧产品。
2 引用标准
下列文件中对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 230.1-2009金属材料洛氏硬度试验第1部分：试验方法
GB/T 1222-2007 弹簧钢
GB/T 1805-2001 弹簧术语
GB/T 18983-2003 油淬火回火弹簧钢丝
Q/ZTB 06.002-2012 乘用车零部件防腐技术要求
Q/ZTB 07.025-2012 禁用和限用物质规范
3术语和定义
3.1 行李箱扭簧
作为平衡铰链的弹性元件之一，占有有效空间小，易于安装，是一种较好的结构型式。其工作原理是通过扭转产生弹性变形输出力矩。
3.2 鹅颈式（弓形）铰链
鹅颈式（弓形）铰链是使用弹性元件，可以在行李箱盖开启或关闭过程中平衡行李箱盖重力矩的铰链结构,因其形状类似于鹅颈而得名。该铰链形式结构简单、制造工艺容易、有足够强度、可靠耐久及成本较低等优点，目前在中低档三厢车型中广泛应用。
3.3 剪切弹性模量（G）
材料的力学性能指标之一，是材料在纯剪切应力状态下，应力低于比例极限时切应力与切应变的比值。它代表着材料抵抗切应变的能力，模量大，则表示材料的刚性强。目前几种常用的扭簧材料剪切弹性模量见表1所示。
表1 扭簧材料的剪切弹性模量
3.4 行李箱盖重力矩
行李箱盖重力臂是随行李箱盖开启角度的变化而变化。行李箱盖在开闭过程中，铰链旋转中心与行李箱盖重心（如图1所示）的距离L 是一个定值。则行李箱在开闭过程任意位置的重力臂为：
cos()G L L θ=-γ
其中θ为行李箱开启角度；γ为行李箱盖重心和铰链旋转中心的连线与XY 平面的夹角。 由此可得行李箱重力矩：
cos()G M mgL θ=-γ
其中m 为行李箱盖质量。
图1 行李箱盖重心位置示意图
3.5 扭簧扭矩
扭簧是淬火弹簧钢丝按一定形状弯曲而成。扭簧的扭矩r M 与扭簧的直径d 、有效长度'L 、扭转角度Ф以及扭簧材料的剪切弹性模量G 有关。
4'M =
32180
T d G L ππ?φ
铰链旋转中心
行李箱盖重心
L
γ
4 技术要求
4.1 扭簧表面不允许出现裂纹及易产生疲劳断裂的损伤，两端头不允许有明显的毛刺及马蹄形。
4.2 扭簧材料选用弹簧钢（执行GB/T 1222-2007标准）或油淬火回火弹簧钢丝（执行GB/T 18983-2003标准）。
4.3 扭簧成型后，淬火后硬度为45HRC～55HRC。
4.4 扭簧应按照规定程序批准的图样和相关技术要求制造，并符合本标准的要求。
4.5 扭簧的扭矩特性应在按照规定程序批准的图样中具体显现。
4.6 扭簧经疲劳试验1万次不应发生断裂，疲劳试验后表面不应出现肉眼可见的裂纹，且刚度变化不大于5%。
4.7 扭簧表面处理方式按Q/ZTB 06.002-2012标准执行。
4.8 扭簧需满足Q/ZTB 07.025-2012中的禁限用物质要求。
5 试验方法
5.1 扭簧材料试验
5.1.1 弹簧钢材料按GB/T 1222-2007标准执行。
5.1.2 油淬火回火弹簧钢丝材料按GB/T 18983-2003标准执行。
5.2 材料硬度检测按GB/T 230.1-2009标准执行。
5.3 疲劳试验
5.3.1 试验要求
在常温下模拟实车工作状态往复扭转1万次测试。
5.3.2 试验设备
疲劳试验机或轿车四门两盖试验台。
5.4 盐雾试验
扭簧表面处理层的盐雾试验方法按Q/ZTB 06.002-2012标准执行。
5.5 禁限用物质检测按Q/ZTB 07.025-2012标准执行。
6 计算方法
6.1 模型建立
根据铰链结构及安装示意可知，铰链安装支架为固定件，铰链、联杆及扭簧则是活动件，扭簧通过联杆随铰链作旋转运动（见图2）。对图2进行简化，即可得简单的四连杆机构（见图3），其中AB 为铰链安装支架，AC 为铰链，BD 为扭簧，CD 为联杆。
图2 铰链结构及安装示意图 图3 简化后四连杆结构示意图
6.2 受力分析
当打开行李箱盖锁时，行李箱盖由关闭状态打开，扭簧产生较大的弹性势能被释放出来，克服行李箱盖重力矩，行李箱盖在关闭状态的开启弹力15N 左右（拆下密封条）；当行李箱盖开启至30～100mm 高度时，扭力弹簧扭矩与行李箱盖重力矩平衡，该点为下平衡点；此后，行李箱盖重力矩稍大于扭簧扭矩，用户比较轻地上举行李箱盖；当行李箱盖开启至400～600mm 高度时，扭簧扭矩与行李箱盖重力矩再次平衡，该点为上平衡点；越过上平衡点，扭簧扭矩大于重力矩，行李箱盖会自动弹至最大开启角度。在最大开启角度位置，需保证在开启方向弹力在20N 左右，以免行李箱盖因风力或在斜坡上自动关闭。
当关闭全开状态的行李箱盖时，首先克服在该状态下弹力（约20N ），然后越过上平衡点，借着惯性，可以轻松地把行李箱盖关闭。 6.3 参数求解
行李箱盖在开启和关闭的瞬间所受的弹力分别约15N 和20N ，通过换算即可得各自力矩，该力矩即手部作用力，用B M 表示。
因为左右两根扭簧共同作用完成行李箱盖的开启和关闭，在计算时需考虑两根扭力弹簧产生的扭矩。另外，扭簧在焊装车间装车后，在受力状态下（一般行李箱盖开启约10°左右）随车身经过涂装车间的
联杆
铰链 扭簧
铰链安装支架
电泳烘烤、中涂烘烤、面漆烘烤等多次高温处理，扭力弹簧发生衰减。根据经验值，扭力弹簧的弹性势能会损失15%-25%，基本取值20%。
则手臂作用力矩、扭簧扭矩及重力矩的关系为：
20.8T B G M M M ??-=
根据扭簧扭矩及重力矩的定义以及行李箱盖在开闭过程中的受力分析，按照行李箱盖开启以及关闭瞬间的受力情况可计算求得扭簧的直径d 以及扭转角度Ф。
对于扭转角度Ф可拆分为扭力弹簧初始角度α与扭力弹簧在最大开启时的转角β的求和（见图4），其中扭力弹簧初始角度α与扭转角度Ф的关系可根据DMU 模型分析来获得（见图5），由此即可求得扭力弹簧在最大开启时的转角β。
图4 扭力弹簧扭转角度示意
图5 DMU 分析α与Ф关系曲线
行李箱盖关闭状
态时的位置
行李箱盖最大开启状态时的位置
初始位置
6.4 基于EXCEL的性能指标优化
根据以上所提及和求得的参数运用EXCEL的公式和图表建立扭力弹簧开发程序，绘制出行李箱盖重力矩和扭簧扭矩与行李箱盖开启角度关系图，如图6所示。
图6 重力矩及扭矩与行李箱盖开启角度关系曲线
因行李箱盖实物质量与设计偏差、扭簧在经焊装至涂装势能衰减不确定性等设计及加工偏差，可以运用EXCEL的扭力弹簧开发程序对d和β进行微调（其他参数已确定，可看作定值；d与扭簧成四次方关系，经确定后尽量不做调整），获得行李箱盖开闭过程的最佳性能。
编制：校对：审核：标准化：批准：版本：00
拉、压、扭簧计公式弹簧刚度计算
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弹簧刚度计算 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）： G=线材的钢性模数：碳钢丝G=79300 ；不锈钢丝G=697300 ，磷青铜线G=4500 ，黄铜线G=350 d=线径 Do=OD=外径 Di=ID=内径 Dm=MD=中径=Do-d N=总圈数 Nc=有效圈数=N-2 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） ·拉力弹簧的设计数据，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，当弹簧被拉伸时，每增加1mm距离的负荷(kgf/mm)； ·弹簧常数公式（单位：kgf/mm）： G=线材的钢性模数：碳钢丝G=79300 ；不锈钢丝G=697300 ，磷青铜线G=4500 ，黄铜线G=350 d=线径 Do=OD=外径 Di=ID=内径 Dm=MD=中径=Do-d N=总圈数 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）: 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=11200 d=线径 Do=OD=外径 Di=ID=内径 Dm=MD=中径=Do-d N=总圈数
弹簧弹力计算公式详解 压力弹簧、拉力弹簧、扭力弹簧是三种最为常见的弹簧，压力弹簧、拉力弹簧、扭力弹簧的弹力怎么计算，东莞市大朗广原弹簧制品厂为您详解，压力弹簧、拉力弹簧、扭力弹簧的弹力计算公式。 一、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)： 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=3500 d=线径 Do=OD=外径 Di=ID=内径 Dm=MD=中径=Do-d N=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 二、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) 三、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): 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=11200 d=线径 Do=OD=外径 Di=ID=内径 Dm=MD=中径=Do-d N=总圈数 R=负荷作用的力臂 p=3.1416
BELLEVILLE 碟型弹簧计算程序 Mubea Automotive Components (Taicang) Co., Ltd 注意: 慕贝尔公司保留Bellevilledesign.xls计算程序包括复制在内的所有权利。 尽管对该程序进行了细致地调试，我们仍不能保证在计算过程中 会出现错误。 安装 Bellevilledesign.xls 硬件要求应用Bellevilledesign.xls计算程序，您的计算机需要满足以下硬件配置要求： ? IBM TM兼容计算机 ? 光驱 ? 硬盘拥有1 MB 空间 软件要求Bellevilledesign.xls计算程序基于Microsoft Excel Windows TM设计 开发而成，您的计算机需要安装以下软件 ? Microsoft Windows ? Microsoft Excel 安装将Bellevilledesign.xls拷贝到计算机硬盘，采用与其它Excel程序相同的打开方式将其打开。为防止文件被不经意地更改，您可以 使用Excel程序工具栏里的“表单保护”功能 如希望获得其它信息和帮助，请按右面地址与我们联系：慕贝尔汽车部件（太仓）有限公司 江苏省太仓市上海东路105号 A12 厂房电话: 0086 512 53950900-7913 传真: 0086 512 53950901 E-Mail: en.liu@https://www.doczj.com/doc/7416540235.html,
程序描述 启动程序Bellevilledesign.xls计算程序存储在Excel 工作表单里。打开文 选择语言 选择国际单 或英制单位 程序被格式化以便能打印出来作为存档所用的数据表单。 数据输入单元工作表包括必要的数据输入和计算单元。黄色区域为输入单元格，其它区域被锁定以防止不经意的覆盖。 语言用户可以在language区域选择以下三种语言: 1 德语 2 英语 3 法语 在语言选项区输入所选语言代码，回车后整个工作表单将以所 选语言显示。 单位程序允许选择国际单位制和英制单位。 零件号 /图纸号和客户名称为满足图纸存档的需要，您可在part/drawing no. and customer 区域输入零件号/图纸号和客户名称。如果您选用Mubea标准系列产品，程序会自动输入Mubea产品系列号。
De Di l 0De Di t t 's 不带支撑面的碟簧带支撑面的碟簧 叠合组合蝶簧组： n 片碟簧叠合后自由状态下的高度： 不带支撑面的蝶簧 带支撑面的蝶簧 n 片碟簧叠合后变形量与载荷的关系： 变形量 载荷 对合组合蝶簧组： i 片碟簧对合后自由状态下的高度： i 片碟簧对合后变形量与载荷的关系： 变形量： 载荷 二．例 主轴拉爪有三个位置，分别是拉刀位置（中间位置）、松刀位置（最靠主轴端部）和无刀位置（最靠主轴内部），HMS200主轴刀柄形式为BT50，设计拉刀力为25000N ，拉刀位置与松刀位置间的最小距离（即打刀距离）为。根据可用安装空间、拉刀力等因素选择碟形弹簧型号180079，两两叠合再对合的组合形式。 两片180079碟簧叠合自由状态下 变形量时，回复力 为不致打刀力过大（小于30000N ），采用50对两两叠合的碟簧对合，自由状态下 = 变形量时，回复力 所以要想得到25000N 的拉刀力，一片弹簧的回复力应为F=12500，对应的变形量为s= 总变形量为，变形后碟簧组的总高度为。 最小打刀距离为，设计打刀距离为6，松刀位置碟簧组总变形量为+6=，每片碟簧变形量为50=，每片碟簧回复力为14576N ，理论所需打刀力；无刀状态碟簧组总变形量为=，每片碟簧变形量为50=，每片碟簧回复力为8847N ，所以弹簧安装时需预压，预压力为88472=17694N ，预压后碟簧高度为。 一串碟簧之间最好放一个自制垫片，这个自制垫片的作用一个是凑距离，可以节省碟簧的个数；另一个就是可以让它和拉刀杆小间隙配合把大串碟簧隔开，减小大串碟簧的离心力；还有就是这个自制垫片外径可以做大一点，在主轴内起导向作用，避免碟簧和主轴的摩擦。 也可以用MUBEA 提供的专门计算程序进行计算，非常方便。
弹簧刚度计算 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）： G=线材的钢性模数：碳钢丝G=79300 ；不锈钢丝G=697300，磷青铜线G=4500 ，黄铜线G=350 d=线径 Do=OD=外径 Di=ID=内径 Dm=MD=中径=Do-d N=总圈数 Nc=有效圈数=N-2 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） · 拉力弹簧的设计数据，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，当弹簧被拉伸时，每增加1mm距离的负荷(kgf/mm)； · 弹簧常数公式（单位：kgf/mm）： G=线材的钢性模数：碳钢丝G=79300 ；不锈钢丝G=697300，磷青铜线G=4500 ，黄铜线G=350 d=线径 Do=OD=外径 Di=ID=内径 Dm=MD=中径=Do-d N=总圈数 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）: 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=11200 d=线径 Do=OD=外径 Di=ID=内径 Dm=MD=中径=Do-d N=总圈数
一．碟簧基本理论 De Di l 0De Di t t 's 不带支撑面的碟簧带支撑面的碟簧 叠合组合蝶簧组： n 片碟簧叠合后自由状态下的高度： 不带支撑面的蝶簧 带支撑面的蝶簧 n 片碟簧叠合后变形量与载荷的关系： 变形量 载荷 对合组合蝶簧组： i 片碟簧对合后自由状态下的高度： i 片碟簧对合后变形量与载荷的关系： 变形量： 载荷 二．例 主轴拉爪有三个位置，分别是拉刀位置（中间位置）、松刀位置（最靠主轴端部）和无刀位置（最靠主轴内部），HMS200主轴刀柄形式为BT50，设计拉刀力为25000N ，拉刀位置与松刀位置间的最小距离（即打刀距离）为5.6mm 。根据可用安装空间、拉刀力等因素选择碟形弹簧型号180079，两两叠合再对合的组合形式。 两片180079碟簧叠合自由状态下 变形量时，回复力 为不致打刀力过大（小于30000N ），采用50对两两叠合的碟簧对合，自由状态下 =477.5 变形量时，回复力 所以要想得到25000N 的拉刀力，一片弹簧的回复力应为F=12500，对应的变形量为s=0.633 总变形量为，变形后碟簧组的总高度为477.5-31.65=445.85。 最小打刀距离为5.6，设计打刀距离为6，松刀位置碟簧组总变形量为31.65+6=37.65，每片碟簧变形量为37.65/50=0.753，每片碟簧回复力为14576N ，理论所需打刀力 ；无刀状态碟簧组总变
形量为31.65-10=21.65，每片碟簧变形量为21.65/50=0.433，每片碟簧回复力为8847N，所以弹簧安装时需预压21.65，预压力为88472=17694N，预压后碟簧高度为477.5-21.65=455.85。 一串碟簧之间最好放一个自制垫片，这个自制垫片的作用一个是凑距离，可以节省碟簧的个数；另一个就是可以让它和拉刀杆小间隙配合把大串碟簧隔开，减小大串碟簧的离心力；还有就是这个自制垫片外径可以做大一点，在主轴内起导向作用，避免碟簧和主轴的摩擦。 也可以用MUBEA提供的专门计算程序进行计算，非常方便。
叠合组合蝶簧组： n 片碟簧叠合后自由状态下的高度: n 片碟簧叠合后变形量与载荷的关系: 变形量I s 血二耳 对合组合蝶簧组: i 片碟簧对合后自由状态下的高度: i 片碟簧对合后变形量与载荷的关系: 二.例 主轴拉爪有三个位置，分别是拉刀位置（中间位置） 内部），HMS200主轴刀柄形式为 BT50,设计拉刀力为 25000N ,拉刀位置与松刀位置间的最小距离（即打 刀距离）为5.6mm 。根据可用安装空间、 拉刀力等因素选择碟形弹簧型号 180079，两两叠合再对合的组合 形式。 变形量良列寸，回复力 为不致打刀力过大（小于 30000N ）,采用50对两两叠合的碟簧对合，自由状态下 * = 50s 所以要想得到25000N 的拉刀力，一片弹簧的回复力应为 F=12500,对应的变形量为 s=0.633 最小打刀距离为 5.6,设计打刀距离为 6,松刀位置碟簧组总变形量为 31.65+6=37.65，每片碟簧变形量为 37.65/50=0.753，每片碟簧回复力为 14576N ,理论所需打刀力P 兀14576 = 29仍画；无刀状态碟簧组总变 形量为31.65-10=21.65，每片碟簧变形量为 21.65/50=0.433，每片碟簧回复力为 8847N ，所以弹簧安装时需 预压21.65，预压力为 8847匚2=17694N ，预压后碟簧高度为 477.5-21.65=455.85。 串碟簧之间最好放一个自制垫片，这个自制垫片的作用一个是凑距离，可以节省碟簧的个数；另一个就 是可以让它和拉刀杆小间隙配合把大串碟簧隔开，减小大串碟簧的离心力；还有就是这个自制垫片外径可 以做大一点，在主轴内起导向作用，避免碟簧和主轴的摩擦。 碟 簧 基 De 不带支撑面的碟簧 Di De 带支撑面的碟簧 s 不带支撑面的蝶簧 卜=I 。+ 5 - 1） ? t 带支撑面的蝶簧= + f 载荷 ___________ 变形量: tot 载荷區可 、松刀位置（最靠主轴端部）和无刀位置（最靠主轴 两片180079碟簧叠合自由状态下 卜”叫+ 2 5.3 + 3.75 = 955 一、=50 x 9.55 =477.5 总变形量为 , = 50 x s = 50 x 0,633 = 3 L65 ，变形后碟簧组的总高度为 477.5-31.65=445.85。
一 ． 碟簧基本理论 De Di l 0 De Di t t 's 不带支撑面的碟簧带支撑面的碟簧 叠合组合蝶簧组： n 片碟簧叠合后自由状态下的高度： 不带支撑面的蝶簧 带支撑面的蝶簧 n 片碟簧叠合后变形量与载荷的关系： 变形量 载荷 对合组合蝶簧组： i 片碟簧对合后自由状态下的高度： i 片碟簧对合后变形量与载荷的关系： 变形量： 载荷 二．例 主轴拉爪有三个位置，分别是拉刀位置（中间位置）、松刀位置（最靠主轴端部）和无刀位置（最靠主轴内部），HMS200主轴刀柄形式为BT50，设计拉刀力为25000N ，拉刀位置与松刀位置间的最小距离（即打刀距离）为5.6mm 。根据可用安装空间、拉刀力等因素选择碟形弹簧型号180079，两两叠合再对合的组合形式。 两片180079碟簧叠合自由状态下 变形量时，回复力 为不致打刀力过大（小于30000N ），采用50对两两叠合的碟簧对合，自由状态下 =477.5 变形量时，回复力 所以要想得到25000N 的拉刀力，一片弹簧的回复力应为F=12500，对应的变形量为s=0.633 总变形量为，变形后碟簧组的总高度为477.5-31.65=445.85。 最小打刀距离为5.6，设计打刀距离为6，松刀位置碟簧组总变形量为31.65+6=37.65，每片碟簧变形量为37.65/50=0.753，每片碟簧回复力为14576N ，理论所需打刀力；无刀状态碟簧组总变形量为31.65-10=21.65，每片碟簧变形量为21.65/50=0.433，每片碟簧回复力为8847N ，所以弹簧安装时需预压21.65，预压力为88472=17694N ，预压后碟簧高度为477.5-21.65=455.85。 一串碟簧之间最好放一个自制垫片，这个自制垫片的作用一个是凑距离，可以节省碟簧的个数；另一个就
CAD课程设计说明书设计题目：蝶形弹簧设计系统 学院：机械工程学院 班级：机122 学号：1210012051 姓名：周波 指导老师：张小萍
目录 一、课题名称和要求----------------------------------------------------------------------------2 二、系统结构框图-------------------------------------------------------------------------------2 三、计算部分程序流程图----------------------------------------------------------------------3 四、程序设计关键技术的阐述----------------------------------------------------------------4 五、设计举例-------------------------------------------------------------------------------------5 六、课程设计的体会和建议-------------------------------------------------------------------8 七、参考文献-------------------------------------------------------------------------------------8 1
一、课题名称和要求 1、设计题目：碟形弹簧设计系统 2、设计目的：通过“碟形弹簧设计系统”的开发，进一步掌握和理解一般CAD系统的开 发方法和流程。进一步熟悉工程数据的处理方法、自动绘图的实现方法以及软件的接口方法。 3、设计要求：完成“碟形弹簧设计系统”的开发，根据该设计系统能进行简单的碟形弹簧 自动设计。 4、设计内容：完成“碟形弹簧设计系统”设计计算部分的程序设计。 二、系统设计框图 2
H47295882XHT 波纹管碟簧组件计算书 H47295882XHT 波纹管总轴向载荷在工作压力0.63MPa 时为125.687KN,正常工作轴向伸长位移量为15mm. 在波纹管法兰四角各设计一组碟簧组件，单组碟簧组件载荷31000N 时的压缩变形量为15mm ，导杆最大直径为?25mm 。 按导杆尺寸条件，在GB/T1972-2005中选取A50-1 GB1972外径D=50mm 内径d=25.4mm 的碟簧组。（以下碟簧尺寸、参数名称代号及单位均按GB/T1972-2005表1中规定） 根据GB1972-2005图C.1弹簧特性曲线图采用每一叠合组3片碟簧22组方案，校核如下： 一、 选用碟簧组数量的校核： 查GB/T1972-2005附录A 表A.2, 单片A50碟簧的负荷F=12000N, 三叠合碟簧组的负荷根据附录C 式（C.23）F z =i*F=3*12000=36000N F z =36000N ＞F z1=31000N,故选用三叠合碟簧组符合要求， N n F F z 103333 3100011===
6628.025 .1559010333 25 .155902500 69.07.2991.0824000969.1688 .02 ) 1() 1(])1([1 141212 4 21302===??====--+-? = ??-=c c n c F F F d D c c l c c c c K K D K t h E F π μ 由图C.1，m m f h f 693.01.163.0,63.010 =?== 按总压缩变形量为15mm 的要求，由（C.24）式所需的叠合组数为645.21693 .01511===f f i z ，应为22组。 安装自由高度 mm t n H i H z 2.222]3)13(1.4[22])1([0=?-+?=-+= 二、疲劳次数的校核 根据GB/T1972-2005标准图C.8注中变负荷作用下的碟簧安装时必须有预变形量1f ，一般0115.0h f =～02.0h ，198.01.118.0;1.110=?==f h 75.02=f 。 m m f m m f h f h f t h F F F F F F N K D K t h E F C C C 693.0,165.063.0,15.0 C.137.0663.0,165.0N 25.15590,N 1033313.255114210 2 010 2122 42 13021==========??-=所以查得：从图由所以 μ
众泰控股集团有限公司企业标准 Q/CS 发布Q/CS 05.010-2013 行李箱扭簧设计计算方法 2013-02-28实施 2013-02-25发布
Q/CS 05.010-2013 前言 本标准由众泰汽车工程研究院车身部提出。 本标准由众泰汽车工程研究院车身部归口管理。 本标准由众泰汽车工程研究院车身部负责起草。 本标准主要起草人：綦法富。
行李箱扭簧设计计算方法 1 范围 本标准规定了行李箱扭簧的技术要求、试验方法和计算方法。 本标准适用于三厢车鹅颈式（弓形）铰链所配用的行李箱扭簧产品。 2 引用标准 下列文件中对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 230.1-2009金属材料洛氏硬度试验第1部分：试验方法 GB/T 1222-2007 弹簧钢 GB/T 1805-2001 弹簧术语 GB/T 18983-2003 油淬火回火弹簧钢丝 Q/ZTB 06.002-2012 乘用车零部件防腐技术要求 Q/ZTB 07.025-2012 禁用和限用物质规范 3术语和定义 3.1 行李箱扭簧 作为平衡铰链的弹性元件之一，占有有效空间小，易于安装，是一种较好的结构型式。其工作原理是通过扭转产生弹性变形输出力矩。 3.2 鹅颈式（弓形）铰链 鹅颈式（弓形）铰链是使用弹性元件，可以在行李箱盖开启或关闭过程中平衡行李箱盖重力矩的铰链结构,因其形状类似于鹅颈而得名。该铰链形式结构简单、制造工艺容易、有足够强度、可靠耐久及成本较低等优点，目前在中低档三厢车型中广泛应用。 3.3 剪切弹性模量（G） 材料的力学性能指标之一，是材料在纯剪切应力状态下，应力低于比例极限时切应力与切应变的比值。它代表着材料抵抗切应变的能力，模量大，则表示材料的刚性强。目前几种常用的扭簧材料剪切弹性模量见表1所示。
. 弹簧刚度计算压力弹簧 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；·；距离的负荷(kgf/mm) ·弹簧常数：以k表示，当弹簧被压缩时，每增加 1mm ）：·弹簧常数公式（单位：kgf/mm G=350 黄铜线，，磷青铜线G=4500 G=697300 碳钢丝G=线材的钢性模数：G=79300 ；不锈钢丝线径d= Do=OD=外径Di=ID=内径=Do-d 中径 Dm=MD= 总圈数N==N-2 Nc=有效圈数拉力弹簧 值与压力弹簧的计算公式相同拉力弹簧的k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。1 / 3 . ×拉伸长度）-（k×F1）=最大负荷（弹簧常数初张力·=P-拉力弹簧的设计数据，除弹簧尺寸外，更需要计算出最大负荷及变位尺寸的负荷；·；(kgf/mm) 弹簧常数：以k表示，当弹簧被拉伸时，每增加1mm距离的负荷·：·弹簧常数公式 （单位：kgf/mm） G=350 黄铜线磷青铜线G=4500 ，不锈钢丝G=线材的钢性模数：碳钢丝G=79300 ；G=697300 ，线径d= 外径Do=OD= 内径Di=ID==Do-d Dm=MD=中径N=总圈数扭力弹簧
(kgf/mm). 扭转角的负荷,当弹簧被扭转时，每增加1°表示·弹簧常数：以k : 弹簧常数公式（单位：kgf/mm）· E=11200 琴钢丝E=21000 ,不锈钢丝，黄铜线E=19400 ,磷青铜线E=11200线材之钢性模数：E= d=线径Do=OD=外径Di=ID=内径=Do-d Dm=MD=中径N=总圈数2 / 3 . 负荷作用的力臂R= p=3.1416 3 / 3
拉压扭簧计算公式弹簧 刚度计算 Document number【SA80SAB-SAA9SYT-SAATC-SA6UT-SA18】
弹簧刚度计算 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）： G=线材的钢性模数：碳钢丝G=79300 ；不锈钢丝G=697300，磷青铜线G=4500 ，黄铜线G=350 d=线径 Do=OD=外径 Di=ID=内径 Dm=MD=中径=Do-d N=总圈数 Nc=有效圈数=N-2 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） · 拉力弹簧的设计数据，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，当弹簧被拉伸时，每增加1mm距离的负荷(kgf/mm)； · 弹簧常数公式（单位：kgf/mm）： G=线材的钢性模数：碳钢丝G=79300 ；不锈钢丝G=697300，磷青铜线G=4500 ，黄铜线G=350 d=线径 Do=OD=外径 Di=ID=内径 Dm=MD=中径=Do-d N=总圈数 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）: 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=11200 d=线径 Do=OD=外径 Di=ID=内径 Dm=MD=中径=Do-d N=总圈数
拉、压、扭簧计算公式弹簧刚度计算 -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1
弹簧刚度计算 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）： G=线材的钢性模数：碳钢丝G=79300 ；不锈钢丝G=697300，磷青铜线G=4500 ，黄铜线G=350 d=线径 Do=OD=外径 Di=ID=内径 Dm=MD=中径=Do-d N=总圈数 Nc=有效圈数=N-2 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） ·拉力弹簧的设计数据，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，当弹簧被拉伸时，每增加1mm距离的负荷(kgf/mm)； ·弹簧常数公式（单位：kgf/mm）： G=线材的钢性模数：碳钢丝G=79300 ；不锈钢丝G=697300，磷青铜线G=4500 ，黄铜线G=350 d=线径 Do=OD=外径 Di=ID=内径 Dm=MD=中径=Do-d N=总圈数 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）: ?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=11200 d=线径 Do=OD=外径 Di=ID=内径 Dm=MD=中径=Do-d
扭簧设计公式 作者：广州彩虹 关键词：弹簧 录入时间：2006年1月18日 Calculation of the angular deflection a and the bending stress O （变形角度o 及弯曲应力＜7计算） d = wir e diameter^ mm 线径 D = mean spring diameter, mm 中怪 P = spring load, kp 负荷 n = number of coils 圈数 R = distance between the axis of the spring and the point at which the load P is applied, mm 力臂长度 E = modulus of elasticity, kp/mm 7 弹寸生模童 G = modulus of shear, kp/mm ?切变模爺 o - bending stress, kp/mm 2 弯曲应力 Q = angular deflection at a load of P r degrees 负荷作用时的角度址 亠 3660xnxDxPxF o= Exd" 32 PxR jrxd 4 where
Example of spring calculation （弹赞计算示例） 69.7° E - approx 21 000kp/mm^ Wire diameter 线径 2.0mm Outside spring diameter 弹簧外径 18.0mm Total number of coils 总圈数 4 PxR=torque 扭捱 100 kp mm 32 PxR 兀）cd' =22.5mm 3660x4x16x100 21000x2
压簧、拉簧、扭簧弹力计算公式 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）： ???????? ???????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=3500 ????????d=线径 ????????Do=OD=外径 ????????Di=ID=内径
????????Dm=MD=中径=Do-d ????????N=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=圈 ,钢丝材质=琴钢丝 ???????? ????? ??????? ?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）: ???????? ????????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=11200 ????????d=线径 ????????Do=OD=外径 ????????Di=ID=内径 ????????Dm=MD=中径=Do-d ????????N=总圈数 ????????R=负荷作用的力臂 ????????p=