弹簧的设计
1.圆柱螺旋弹簧按所受载荷的情况分为三类:
Ⅰ类——受循环载荷作用次数在1×106次以上的弹簧；
Ⅱ类——受循环载荷作用次数在1×103－106的弹簧；
Ⅲ类——受静载荷及受循环载荷作用次数在1×103次一下的弹簧。

按照给定的条件选用Ⅰ类弹簧，有根据弹簧所要满足的循环次数1-107，需要较高的疲劳度，适用于交通工具等弹簧，所以选用60Si2Mn。

60Si2Mn弹簧钢力学性能：
抗拉强度：σb (MPa)：≥1274
屈服强度：σs (MPa)：≥1176
许用切应力：τ (MPa)：≥445（7.1-8）
伸长率δ10 (％)：≥5
断面收缩率ψ (％)：≥25
切变模量G/GPa：78（7.1-4）
弹性模量E/GPa：197（7.1-4）
旋绕比：6.5（C=D/d）
硬度：热轧,≤321HB;冷拉+热处理,≤321HB
2.圆柱螺旋压缩和拉伸弹簧设计计算的基本公式有：
τ=8KDF/πd3 =8KCF/πd2≤τp
ƒ=8nD3F/Gd4=8nC3f/Gd
к=F/ ƒ=Gd4/8nD3=GD/8nC4
U= F ƒ/2=кƒ2/2
τ―切应力（MPa）；τp―许用切应力（MPa）；
F―弹簧的工作载荷（N）；ƒ―工作载荷下的工作量（mm）；
к―弹簧刚度（N/mm）； U―弹簧变形能（N•mm）；
d―材料直径（mm）； D―弹簧中径（mm）；
C―旋绕比，C=D/d；（7.1-3） K―曲度系数,由下式计算
K=4C-1/(4C-4)+0.615/C=1.18
n―弹簧的有效圈数； G―切变模量（MPa）；
由上式公式导出计算材料直径的公式
d=1.6×（KCF/τp）1/2
计算弹簧有效圈数的公式
n= Gd4ƒ/8D3F=GD/8C4к
试验载荷为弹簧允许承受的最大载荷，其值令上式中的K=1计算，即，
F s= d3πτs/8D
对于旋绕比C≤6DE 的弹簧，由于原材料和工艺的原因，仍可考虑加曲度系数K。

式中τs为实验切应力，其值对于Ⅰ类载荷的弹簧，在某些特殊情况下可取τs=（1.1-1.3）τp或取F s=（1.1-1.3）F n但其值不超过最大实验切应力值，
货对应上网最大实验载荷值。

（1）疲劳强度验算
受载荷的重要弹簧应进行疲劳强度校核。

校核时由变载荷的循环特征r=F min/F max=τmin/τmax和抗拉强度σb。

τmax/σb=0.45的横线是不产生永久变形
的极限值。

（2）共振验算
对高速运转中承受循环载荷的弹簧，需进行共振的验算，其验算公式是
γn=3.56×105d/nD2＞10γr
式中，γn——弹簧自振频率（HZ）；γr——强迫机械振动频率（HZ）；
d——弹簧材料直径（mm）； D——弹簧中径（mm）；n——弹簧的有效圈数
对于减振弹簧按下式验算
γn=1/2π (κg/W) 1/2≤0.5γr
式中，κ——弹簧刚度（N/mm）；
g——重力加速度，g=9800mm/s2 W——载荷（N）。

（3）压缩弹簧稳定性验算
高径比b大的压缩弹簧，轴向载荷达到一定值就会产生侧向弯曲而失去稳定性。

为保证使用稳定，高径比b=H0/D应满足下列要求：
两端固定 b≤5.3
当高径比b大于上述数值时，奥按照下式进行验算
F c=C BκH0＞F n
式中 F c——弹簧的临界载荷（N）；C B——不稳定系数。

κ——弹簧刚度(N/mm)
F n——最大工作载荷（N）
如不满足上式，应重新选取参数，改变b值，提高F c值，以保证弹簧的稳定性。