本教程将带您逐步完成一个示例拉伸弹簧的设计。


首先创建一个新的拉伸弹簧设计：

在进行其他操作之前，请检查所选的单位、设计标准和公差标准。这些默认设置为公制、EN 13906-2 和 DIN 2097（在撰写本文时，拉伸弹簧尚无 EN 公差标准）。如果您需要创建自己的单位以匹配图纸，可以通过“工具 > 选项”进行设置。

接着我们从左侧开始操作，首先是“所需数据”部分，该部分涉及设计开始前您可能已知的基本输入，例如材料和端环类型。（有时查看设计输出结果时材料选择会发生变化，但通常您对起始条件已有相当明确的了解。）目前您可以保留这些默认设置。

接着进入“设计参数”区域。此处用于输入弹簧的基本形状。首先，我们将顶部的下拉设计选项保留为“设置初始张力、自由长度 + 3 个其他参数”。

您可以看到共有 6 个参数，它们共同定义了弹簧。左侧有一列复选框；这些框用于标识已指定的参数。您可以看到“初始张力”和“自由长度”这两个变量已被勾选。这是因为其余四个变量之间存在关联，但弹簧的初始张力和自由长度是独立的，因此我们必须指定它们。


点击“线径”旁边的数值输入框，输入 3。此时，复选框会自动勾选，表示我们已指定该变量。

按 Enter 键跳转至外径输入框。在此处输入 20（您也可以点击带下划线的“外径”标签来指定内径或平均圈径），然后输入 25 作为总圈数。此时，弹簧刚度框会变为灰色且无法编辑，其旁边的复选框也是如此。这表明刚度将作为计算变量。

输入初始张力 50 和自由长度 106（并按 Enter 键），屏幕上将显示大量数值。这是因为我们现在已拥有足够的信息来计算弹簧。虽然尚未输入任何工作数据（弹簧的使用方式），但现有信息已相当充分。


首先，您可以看到弹簧刚度为 6.72 N/mm。然后在右侧，我们有“计算数据”和“应力数据”区域。“计算数据”是关于弹簧在自由位置的一般信息。您可以通过“工具 > 选项 > 计算数据”完全自定义此网格中显示的内容。


查看“应力数据”网格，可以看到所选材料（EN 10270-1 拉制碳钢）共有 5 个等级，分别为 SL、SM、DM、SH 和 DH。 部分材料仅有一个等级（例如 ASTM A228），部分则有多个等级。每个等级的抗拉强度显示在名称旁边。最后一列是初始张应力，以抗拉强度的百分比表示。因此，随着强度的增加，% 抗拉值会相应降低。

让我们回到“设计参数”界面，对设计进行微调。如果取消勾选“总匝数”旁边的复选框，该项将变为计算变量，此时我们可以指定弹簧刚度。将数值从 6.72 改为 10，您会发现匝数从 25 减少到 16.8。


您可能还会注意到，“计算数据”网格中的一个变量现在变成了红色——“附加长度”值。这是因为在最初的设计中，自由长度与线圈数和环长完全吻合。现在我们减少了线圈数，必须插入一些附加长度（一段直的金属丝）以保持自由长度不变。 这虽非大问题，但您可能需要了解这一情况，因此该数值以红色显示。

现在让我们输入一些运行数据。点击“长度”标签旁标有“1”的列，输入 120（然后按 Enter 键）。 这将计算出工作长度 L1 = 120 mm 下的各项参数，并为位置 2 生成一列空白数据。在“载荷”行中，于该列输入 500，即 F2 = 500 N。您也可以输入（相对于自由位置的）挠度值，或（相对于 L1 的）工作挠度值。


这同时会填充“应力数据”网格，这是最重要的输出结果之一。除了初始拉应力外，我们现在还获得了两个工作位置的%拉伸值（例如，对于DH等级，L1处为17%，L2处为44%）。


您还会注意到，对于前三个等级，L2列中的%拉伸值显示为红色背景。这是因为EN 13906-2标准中规定的作业应力限值为拉伸强度的45%，而这三个等级的数值均超过了该限值。对于SH和DH等级，由于钢丝强度更高，其数值则低于45%。