GB/T 1239.6-2009 圆柱螺旋弹簧设计计算 GB/T1239.6-2009 标准下载解压密码：www.bzxz.net

中华人民共和国国家标准
圆柱螺旋弹簧设计计算
Design of helical springs
1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。GB/T1239.6—92
代替GB1239—76部分
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
GB1222
弹簧钢
GB1805
GB2271
GB3123
GB3124
GB3134
GB4357
GB4358
GB4359
GB4360
GB4361
GB4362
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GB4459.4
GB5218
GB5219
GB5220
GB5221
YB(T)11
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1所示为弹簧的参数及代号。
国家技术监督局1992-11-11批准1993-06-01实施
参数名称
材料直径
弹簧中径
弹簧内径
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
有效圈数
总圈数
支承圈数
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
H1,2,3,
P1,2,3
M1,2,3,
F1,2,3,
参数名称
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
GB/T1239.6—92
续表1
1,2,3,
弹簧常用材料如表2所列，有必要时可使用表2所列以外的材料。单位
rad(°)
b=Ho/d
标准号
标准名称
GB4357碳素弹簧钢丝
GB4358琴钢丝
40Mn~70Mn
T8MnAT9A
60Mn70Mn
阀门用油火回65Mn
GB4359
火碳素弹簧钢丝 70
55、60、60Mn
GB4360油泽火回火碳素
弹簧钢丝
油淬火回火硅锰
GB4361
弹簧钢丝
65、65Mn、70
70Mn、75、80
60Si2MnA
阀门用油火回
55CrSi
GB4362
火铬硅弹簧钢丝
阀门用油淬火回
GB2271
火铬钒弹簧钢丝
GB5218硅锰弹簧钢丝
GB5219铬钒弹簧钢丝
阀门用铬钒弹簧
GB5220
GB5221铬硅弹簧钢丝
50CrVA
60Si2MnA
65Si2MnWA
70Si2MnA
50CrVA
50CrVA
55CrSiA
直径规格
B级:0.08~13.0
C级：0.08~13.0
D级:0.08~6.0
G1组：0.08~6.0
G2组：0.08~6.0
F组:2.0~5.0
A类、B类
A类、B类、C类
切变模量
79×103
推荐硬
度范围
推荐温
度范围
强度高、性能好。B
级用于低应力弹簧，C
级用于中等应力弹簧，
-40~130D级用于高应力弹簧
强度高，韧性好。用
于重要的小弹簧，G2
组较G1组强度高,F
组主要用于阀弹簧
强度高，性能好。用
于内燃机阀门弹簧或
类似用途弹簧
-40~150
强度高，性能好。适
用于普通机械用弹簧。
B类较A类强度高
强度高，弹性好。易
脱碳，用于较高负荷的
弹簧。A类用于一般用
一40～200途弹簧，B类用于一般用途和汽车悬挂弹簧，
C类用于汽车悬挂弹
—40~250
有较高的疲劳强度，
用于较高工作温度的
高应力内燃机阀门弹
-40～210簧或其他类似弹簧
强度高，较好的弹
一40～200性，易脱碳，用于普通机械的较大弹簧
高温时强度性能稳
-40~210
定，用于较高工作温度
下的弹簧，如内燃机阀
门弹簧等
高温时强度性能稳
40～250定，用于较高工作温度
下的高应力弹簧
标准号
标准名称
弹簧用不锈钢丝
GB3121硅青铜线
GB3124锡青铜线
GB3134铍青铜线
GB1222热轧弹簧钢
1Cr18Ni9
OCr19Ni10
0Cr17Ni12Mo2
1Cr18Ni9
0Cr18Ni10
0Cr17Ni8Al
QSn3-1
QSn4-3
QSn6.5-0.1
QSn6.5-0.4
55Si2Mn
55Si2Mn8
60Si2Mn
60Si2MnA
55CrMnA
60CrMnA
50CrVA
5圆柱螺旋压缩弹簧设计计算
5.1基本计算公式
GB/T1239.6—92
续表2
直径规格
A组、B组、C组
弹簧的强度和变形的基本计算公式材料切应力，按(1)式计算：
切变模量
71×103
41×103
40×103
44×103
78×103
推荐硬
度范围
90~100
推荐温
度范围
耐腐蚀、耐高、低温，用
—200～300于腐蚀或高、低温工作条件下的小弹簧
有较高的耐腐蚀和
一40～120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
-250~120
机械或仪表等用弹性
较高的耐磨损、耐腐
蚀、防磁和导电性能。
37~40-200~120
用于机械或仪表等用
精密弹性元件
-40~120
弹性好，用于普通机
械用弹簧
较高的疲劳强度，弹
一40～200性好，广泛用于各种机械、交通工具等用弹簧
弹度高，抗高温，用
一40～250于承受较重负荷的较
大弹簧
高的疲劳性能，抗高
-40~210温，用于较高工作温度
下的较大弹簧
弹簧变形量，按(2)式计算：
弹簧刚度，按(3)式计算：
弹簧变形能，按（4)式计算：
弹簧材料直径，按(5)式计算：
弹簧中径，按(6)式计算：
弹簧有效圈数，按(7)式计算：
T= 8D
式中曲度系数K值可按（8)式计算，或根据旋绕比C查图1。K
4C—4
（1）
·（2)
·（3）
·（4）
（5）
·（6）
·（7)
（8）
5.2弹簧的特性和变形
5.2.1弹簧特性
1239.6—92
图1曲度系数K
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F的20%～80%之间，即按（9）式校核：
0.2Fs≤F12.3m≤0.8Fs
·（9）
在特殊需要保证刚度时，其刚度按试验负荷下变形量F。的30%70%之间，由两负荷点的负荷差与变形量差之比来确定，即按(10)式计算：pr
5.2.2试验负荷
P2—P
：（10）
试验负荷Ps为测定弹簧特性时，弹簧允许承受的最大负荷，其值可按(1)式取曲度系数K=1，导出如(11)式：
式中Ts为试验切应力，其最大值取表3和表4中的亚类负荷下的许用切应力值。（11）
I类和I类负荷的弹簧，在某些情况下可取s=(1.1～1.3)[),或取P,=(1.1～1.3)Pn。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P。时，对于旋绕比C≤6的弹簧，仍可加曲度修正系数K。5.2.3压并负荷
1239.6—92
压并负荷P为弹簧压并时的理论负荷，对应的压并变形量为Fb。5.3弹簧材料参数的选取
5.3.1许用切应力
弹簧的许用切应力[按负荷类型在表3和表4或图2中选取。Ⅲ类负荷一一受静负荷以及变负荷作用次数在1×103次以下的负荷等，取图2中的所示值。Ⅱ类负荷-
I类负荷
钢丝类型
亚类()
受变负荷作用次数在1×103～1×106次范围内的负荷，以及冲击负荷等，取图2中所示值的(75~80)%。
受变负荷作用次数在1×10°次以上的弹簧，取图2中所示的（60～75)%。表3
油淬火回火钢丝1)
(0.40~0.47)%
(0. 35~0. 40)%
注：0取下限值。
1）不适用于直径d<1.0mm的钢丝。碳素钢丝琴钢丝1)
(0.38~0. 45)0b
(0. 30 ~0. 38) %
不锈钢丝1）此内容来自标准下载网
(0. 34~0. 38)0b
(0.28~0.34)0%
对重要的，其损坏对整个机械有重大影响的弹簧，许用切应力应适当降低。5.3.1.1
经强压处理的弹簧，可提高疲劳极限，对改善变负荷下的松弛有明显效果。经喷丸处理的弹簧，能适当提高疲劳强度或疲劳寿命。表4
55Si2Mn
55Si2MnB
许用切应力
亚类【]
60Si2Mn
60Si2MnA
50CrVA
青铜线
(0.30~0.35)%
(0.25~0.30)0b
55CrMnA
60CrMnA
GB 43.8 G2
GB435G2
5.3.2切变模量
YB(T）IA
GB4358YN
0. 0. 3 .4 0.6 0. a
NCE43E
HGB4381C炎
二GB361B类
CGB4361A
GR43G)B
GB4360
45678910
图2试验切应力及许用切应力图
切变模量G值按表2查取，当工作温度超过60℃时，应对常温下的G值进行修正。工作温度下的切变模量Gt值，按(12)式计算：Gt=KtG
式中K,为温度修正系数，其值按表5选取。表5
铬钒钢
硅锰钢
不锈钢
5.4弹簧的结构型式、参数及计算公式5.4.1弹簧的结构型式
弹簧的结构型式见表6。
工作温度，℃
（12）
5.4.2弹簧材料直径
GB/T1239.6—92
弹簧材料直径d由(5)式计算，并按GB1358的规定。5.4.3弹簧簧圈直径
5.4.3.1弹簧中径由(6)式计算，同时应满足(13)式：D
端部结构型式
两端圈并紧并磨平
两端圈并紧不磨
两端圈不并紧
两端圈并紧并磨平
n2=1.5～2.5
两端圈制扁并紧磨平或不磨
n2=1.5~2.5
（13）
5.4.3.2弹簧内径，按（14)式计算：5.4.3.3弹簧外径，按(15)式计算：GB/T
1239.6—92
Di=D -d
D2=D+d
（14）
（15）
弹簧中径D1按GB1358的规定，并应严格控制外径或内径的偏差，其偏差值可按GB1239.1和GB1239.4查得。为了保证有足够的安装空间，应考虑弹簧受负荷后簧圈的增大。其增大值可按近似(16)、(17)式计算：
当弹簧两端固定时，从自由高度到并紧时，中径增大为：AD=(0.059
b．当两端面与支承座可以自由回转而摩擦力比较小时，中径增大为：AD = ( 0. 01 t2 - 0. 8td, - 0. 2a2)D2
5.4.4弹簧的旋绕比
旋绕比C=D/d=4～22，其荐用值根据材料直径在表7中选取。表7
5.4.5弹簧圈数
5.4.5.1弹簧有效圈数可由(7)式计算，按GB1358的规定。2.5~6.0
·（16）
（17）
为了避免由于载荷偏心引起过大的附加力，同时为了保证稳定的刚度，有效工作圈一般不少于3圈，最少不少于2圈。
5.4.5.2支承圈数n2与端圈结构型式有关，其值可按表6所列选取。5.4.5.3总圈数n1为
ni=n+n2
其尾数应为1/4、1/2、3/4或整圈，荐用1/2圈。5.4.6弹簧的高度
（18）
5.4.6.1自由高度H。受端部结构的影响，难以计算出精确值，其近似值可按表8所列的公式计算，并推荐按GB1358的规定。
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