Độ cứng của lò xo được tính như thế nào?

Hệ số đàn hồi k của lò xo nén xoắn ốc là k = Gd⁴/(8D³n), trong đó G là môđun cắt, d là đường kính dây, D là đường kính trung bình của vòng xoắn và n là số vòng xoắn hoạt động. Công thức này giả định dây tròn và góc bước xoắn không đáng kể.

Hệ số hiệu chỉnh Wahl là gì?

Hệ số Wahl Kw tính đến độ cong và hiệu ứng cắt trực tiếp trong lò xo xoắn ốc. Kw = (4C-1)/(4C-4) + 0,615/C, trong đó C = D/d là chỉ số lò xo. Nó làm tăng ứng suất cắt tính toán, đặc biệt đối với các chỉ số lò xo nhỏ (vòng xoắn chặt).

Tôi nên nhắm đến chỉ số lò xo C nào?

Chỉ số lò xo C = D/d nằm trong khoảng từ 4 đến 12 là điển hình. C < 4 làm cho việc chế tạo lò xo trở nên khó khăn và gây ra ứng suất cao. C > C = 12 có thể dẫn đến rối và cong vênh. C = 6–10 là tối ưu cho hầu hết các ứng dụng.

Chiều cao thực là gì và tại sao nó lại quan trọng?

Chiều dài khi nén hoàn toàn (chiều dài rắn) là chiều dài của lò xo khi tất cả các vòng xoắn chạm vào nhau. Nó bằng (tổng số vòng xoắn) × đường kính dây. Lò xo không bao giờ được nén đến chiều dài khi nén hoàn toàn trong quá trình sử dụng, nếu không sẽ xảy ra hiện tượng biến dạng dẻo (biến dạng vĩnh viễn).

Tôi nên sử dụng hệ số biến dạng cắt G nào?

Các giá trị thông thường: Dây đàn (ASTM A228) G ≈ 79,3 GPa, Thép không gỉ 302 G ≈ 69 GPa, Crom-vanadi G ≈ 77,2 GPa, Đồng phosphor G ≈ 41,4 GPa. Giá trị G thay đổi chút ít tùy thuộc vào nhiệt độ và đường kính dây.

Công cụ kỹ thuật miễn phí #064

Máy tính thiết kế lò xo nén xoắn ốc

Thiết kế lò xo nén xoắn ốc. Nhập đường kính dây, đường kính vòng xoắn, chiều dài tự do, số vòng xoắn hoạt động và mô đun cắt để tính toán độ cứng lò xo, tải trọng tối đa, ứng suất cắt và chiều cao khi nén.

Độ cứng lò xo k Yếu tố Wahl Tự động tính toán

Đường kính dây d (mm)

Đường kính cuộn dây trung bình D (mm)

Chiều dài tự do L₀ (mm)

Cuộn dây chủ động n

Vật liệu (Modun cắt G)

Loại cuối

Cài đặt nhanh

Results

Độ cứng lò xo k

—

Tải trọng tối đa ở trạng thái rắn (F)_{chất rắn})

—

Ứng suất cắt tối đa τ (với Kw)

—

Chiều cao vững chắc

—

Chỉ số mùa xuân C

—

Hệ số Wahl K_w

—

Hồ sơ mùa xuân

Tốc độ lò xo

Ứng suất cắt với hiệu chỉnh Wahl

Yếu tố Wahl

trong đó C = D/d là hệ số đàn hồi.

Chiều cao vững chắc

Vật liệu	G (GPa)	Sử dụng điển hình
Music Wire (A228)	79.3	Đa dụng, tuổi thọ mỏi cao
Crom-Vanadi	77.2	Tải trọng va đập, ứng suất cao
Thép không gỉ 302	69.0	Khả năng chống ăn mòn
Đồng phốt pho	41.4	Điện, không từ tính
Đồng Berili	44.8	Không phát tia lửa điện, dẫn điện

Ví dụ — Lò xo dây đàn

Được cho: d = 4 mm, D = 30 mm, L₀ = 80 mm, n = 10, G = 79300 MPa

C = 30/4 = 7,5

k = 79300 × 4⁴ / (8 × 30³ × 10) = 79300 × 256 / 2.160.000 = 9,39 N/mm

Chiều cao thực = (10+2) × 4 = 48 mm → Hành trình = 80 − 48 = 32 mm

F_{chất rắn} = 9,39 × 32 = 300,5 N

⚠️ Lưu ý: Không bao giờ nén lò xo đến chiều cao tối đa khi đang sử dụng. Thiết kế hành trình làm việc sao cho độ lệch khả dụng ≤80%. Kiểm tra hiện tượng uốn cong nếu chiều dài tự do/đường kính trung bình > 4.

Công cụ tính toán thiết kế lò xo nén xoắn ốc | Công cụ trực tuyến miễn phí #064

Được xuất bản bởi Nikolai Shelkovenko trên Ngày 15 tháng 2 năm 2026 Ngày 15 tháng 2 năm 2026

Results

Tốc độ lò xo

Ứng suất cắt với hiệu chỉnh Wahl

Yếu tố Wahl

Chiều cao vững chắc