弧形弹簧计算模块
弧形弹簧计算器
弧形弹簧（DMF 弹簧）是螺旋压缩弹簧在圆弧轴线上的力学映射。核心关系：M(α) = F(α) · r。输出扭矩-角度曲线（含迟滞回线），支持单级/双级系统。
设计规则（几何与比例）
Warn
几何可接受，但超出推荐范围
Auto-calculate enabled (300ms debounce)
N_total (total turns)
N_total（总匝数）
52.3 turns
p_free (arc turn spacing)
p_free（自由态弧长等效匝距）
5.086 mm
Rule: p_free > 1.05·d
规则：p_free > 1.05·d
p_work (arc turn spacing)
p_work（工作末端弧长等效匝距）
4.125 mm
Rule: p_work > 1.05·d
规则：p_work > 1.05·d
Estimated wire length
估算线长
2022.1 mm
⚠ Spring index is outside preferred range / 弹簧指数超出推荐范围
Spring index C=3.30 is outside preferred range (4~12).
弹簧指数 C=3.30 超出推荐范围（4~12）。
⚠ High coil count / 圈数偏大
High coil count (n=50.3) may increase wire length, cost, and packaging risk.
圈数偏大（n=50.3）可能增加线长/成本/包装干涉风险。
⚠ Estimated wire length is high / 估算线长偏大
Estimated wire length is high (2022mm). Check manufacturability/cost.
估算线长偏大（2022mm），请关注可制造性/成本。
i Trend: n affects stiffness and cost / 趋势：n 影响刚度与成本
Increasing n reduces stiffness and increases wire length, cost and handling risk.
n 增大会降低刚度并增加线长，从而提升成本与加工装配风险。
i Arc turn spacing is not axial pitch / 弧长等效匝距≠轴向节距
This module checks spacing along arc length (turn spacing). Axial pitch/coil-bind needs free-length model (not included).
当前模块检查沿弧长方向的匝距（等效匝距）。轴向节距/贴圈需要自由长度模型（当前未包含）。
设计规则仅评估几何可行性，不代表工程安全或可交付性。
真实案例数据
3D 预览选项
ARC PROFILE几何参数
mm
0.510
mm
5120
130
弧形布局
Current: 115.00°
Approx: 240.86 mm
mm
0200
mm
010
工程审计结果
PLATFORM STANDARD V1.0工程条件未满足：该方案几何合理，但已超出工程允许范围。
主失效模式
应力
工程变量: Δθ
RATIO
137.4%
S.F.
0.73
几何
加载
应力
稳定
详细分析: 额定应力
主导应力模型螺旋切应力 (工厂标准)
最大值 (Max Stress)
允许值 (Allowable)
137.4%
工程调整建议
- MISSION: Quality OS serves as a decision-support system. It structures engineering judgment but does not replace factory-specific process expertise.
- 系统定位：Quality OS 为决策支持系统。它系统化地辅助工程判断，不替代工厂特定的工艺经验。
- Engineering Safety: Critical issue in Helical Shear (Factory). Immediate redesign required.
- Deliverability: Design cannot be manufactured/delivered reliably. Manufacturing waiver may be required.
- Decision Support: This system provides engineering recommendations. Final manufacturability and commercial commitment remain the responsibility of the manufacturer.
材料参数
25°C
热应力松弛: 2.0% 刚度折减
Hysteresis & System / 迟滞与系统
01
3D Preview / 三维预览
Per End / 单端圈数
k
σ
β
请先计算以生成 3D 预览
d=3.70mm, D=12.2mm, n=50.30, r=120.0mm, α₀=127.0°, dead=1.00×2, k=2.00, σ=0.08
k20.52
C 3.30
SF 0.73
Geometry & Rate / 几何与刚度
Spring Rate k
20.52 N/mm
Spring Index C
3.30
Wahl Factor Kw
1.513
Gohner Factor Kg
1.025
弧形弹簧应力计算方法说明
核心算法不仅限于传统螺旋弹簧公式，本计算器基于曲梁理论（Curved Beam Theory）计算刚度与应力，修正了弧形曲率对扭转刚度和应力分布的影响。
系数核算
K_wahl (D/d):1.513
K_gohner (D/r):1.025
K_total:1.551
摩擦模型
Mode:proportional
Peak Multiplier:Linear
计算逻辑验证：
- 摩擦激增 (Friction Surge): 指数级摩擦模型导致加载端出现巨大力值，将计算出的“峰值应力”推高至 1200 MPa 以上。
- 工厂实际 (Factory Reality): 工厂通常使用热强压 (Hot Setting/Scragging) 将材料极限提升至 ~1300 MPa+。通用的标准极限 (800 MPa) 对这些高性能零件来说太低了。
指导建议 (Guidance)
如果“弹性应力 (Elastic Stress)”是安全的，但“峰值应力 (Peak Stress)”显示失效，这通常意味着设计本身是有效的——前提是工厂使用了正确的预压/热强压工艺。
Results / 计算结果
Rotational Stiffness R / 旋转刚度 (核心参数)
5157.03 N·mm/deg
Tangential stiffness k_t
20.52 N/mm
Max Angle Δα
24.0°
Max Torque (Load)
138621 N·mm
Max Torque (Unload)
108916 N·mm
Geometry & Safety / 几何与安全
De (外径)
15.9 mm
Di (内径)
8.5 mm
安全裕度
4.8°
Stress Analysis / 应力分析
Spring Index C
3.30
Wahl Factor K_W
1.513
τ_max (剪切应力)
1099 MPa
Damping / 阻尼
Hysteresis Work (阻尼能量)
356454 N·mm·deg
Damping Capacity (阻尼效率)
21.4 %
扭矩-角度曲线
Loading chart...
迟滞回线显示了加载和卸载之间的摩擦效应
SEOS工程操作系统
物理安全
制造交付
需要重新设计
工程条件未满足（应力/载荷超限）。物理方案不可行。
疲劳系数
-
旋绕比
3.3
储能 (J)
-
全覆盖率
0/0
含特采覆盖
0/0
设计规则详情
Spring index is outside preferred range
DWARN
High coil count
nWARN
Turn spacing is tight in free state
nWARN
Turn spacing is tight at working state
nWARN
Estimated wire length is high
nWARN
请调整设计参数以解决上述问题。
扭转刚度
20.5192 Nmm/deg
指数 C
3.30
Wahl 系数
1.513
CONCEPT
工程假设与声明
此分析仅供工程评审参考。在进入量产前，必须通过物理样品测试验证。
工程要求 / 交付性约束
高风险公差、装配、表面处理、环境与寿命要求（不影响计算）
检测策略与检具
可选工厂报价状态MARGINAL
工厂能力档案未设置。安全报价关口未启动。
所有制造能力已校验。
QUALITY OS
决策看板
用于报价风险评估的自动化工程审核。
✕不建议接单
边缘
尺寸与公差
能装进去吗？
通过
材料与热处理
材料靠谱吗？
失败
工程安全评估
设计安全吗？
- • Stress: Critically High
通过
制造可行性
工厂能稳定做吗？
通过
合规与交付
能交货吗？
Quality OS 为弹簧制造商提供决策支持：它帮助您系统化地呈现工程事实，辅助您进行工艺决策，不取代您的工厂经验。
技术规范与工程标准 (SEC)
标准兼容性
计算逻辑遵循 EN 13906-1 螺旋压缩弹簧物理准则，并映射至圆弧轴线。材料数据严格采用 EN 10270 标准。
刚度关系原理
旋转刚度 R (N·mm/deg) 由轴向刚度 k (N/mm) 与工作半径 r 导出：R = k · r² · (π/180)。
制造与精度限制
- 弹簧指数 (D/d): 推荐范围 4 - 20。
- 最小自由节距: 1.1 * d。
常见问题解答 (FAQ)