弹簧刚度是如何计算的？

螺旋压缩弹簧的弹簧刚度 k 为 k = Gd⁴/(8D³n)，其中 G 为剪切模量，d 为线径，D 为平均线圈直径，n 为有效圈数。该公式假设线材为圆形且螺距角可忽略不计。

Wahl 校正因子是什么？

Wahl 系数 Kw 用于考虑螺旋弹簧的曲率和直接剪切效应。Kw = (4C-1)/(4C-4) + 0.615/C，其中 C = D/d 为弹簧指数。它会增加计算得到的剪切应力，尤其对于较小的弹簧指数（紧密缠绕的弹簧）而言。

我应该以多大的弹簧指数C为目标？

弹簧指数 C = D/d 的典型值介于 4 和 12 之间。 < 4 会使弹簧难以制造，并导致高应力。C > 12 会导致缠结和屈曲。对于大多数应用而言，C = 6–10 为最佳值。

什么是实体高度？它为什么重要？

实心高度是指弹簧完全压缩时所有圈数接触的长度。它等于（总圈数）× 线径。弹簧在使用过程中绝不能压缩到实心高度，否则会发生永久变形（塑性变形）。

我应该使用哪个剪切模量G？

常用值：琴钢丝（ASTM A228）G ≈ 79.3 GPa，302不锈钢 G ≈ 69 GPa，铬钒钢 G ≈ 77.2 GPa，磷青铜 G ≈ 41.4 GPa。G 值随温度和钢丝直径略有变化。

免费工程工具 #064

螺旋压缩弹簧设计计算器

设计螺旋压缩弹簧。输入线径、线圈直径、自由长度、有效圈数和剪切模量，以计算弹簧刚度、最大载荷、剪切应力和实心高度。

弹簧刚度瓦尔因子自动计算

线径 d (毫米)

平均线圈直径 D (毫米)

自由长度 L₀ (毫米)

有效圈数 n

材料（剪切模量 G）

端部类型

快速预设

成果

弹簧刚度

—

固体最大载荷 (F_压并)

—

最大剪应力 τ（含 Kw）

—

实体高度

—

弹簧指数 C

—

瓦尔因子K_w

—

弹簧轮廓

弹簧刚度

考虑Wahl修正的剪切应力

瓦尔因子

其中 C = D/d 为弹簧指数。

实体高度

材料	G（GPa）	典型用途
音乐线（A228）	79.3	通用型，高疲劳寿命
铬钒	77.2	高应力、冲击载荷
302不锈钢	69.0	耐腐蚀
磷青铜	41.4	电学性质，非磁性
铍铜	44.8	不产生火花，导电

示例——音乐钢丝弹簧

已知： 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 牛/毫米

实心高度 = (10+2) × 4 = 48 毫米 → 行程 = 80 − 48 = 32 毫米

F_压并 = 9.39 × 32 = 300.5 牛

⚠️ 注意： 在使用过程中，切勿将弹簧压缩至完全压缩状态。设计工作行程应≤可用挠度的80%。如果自由长度/平均直径>4，则应检查是否存在屈曲。