压缩弹簧的主要参数有哪些？

压缩弹簧的参数是设计、选型和应用的核心依据，主要包括以下关键参数，可分为几何参数、力学参数和材料参数三大类：
一、几何参数
线径（d）
指制作弹簧的钢丝直径（单位：mm），是决定弹簧强度和刚度的核心参数之一。线径越大，弹簧承载能力越强，但灵活性降低。
外径（D）
弹簧外侧的最大直径（单位：mm），直接影响安装空间的尺寸限制，需与安装孔或周围结构匹配。
内径（D₁）
弹簧内侧的最小直径（单位：mm），计算公式为 D₁ = D - 2d。若弹簧需套在轴上或穿过杆，内径需略大于轴 / 杆的直径，避免卡滞。
中径（D₂）
弹簧的平均直径（单位：mm），计算公式为 D₂ = （D + D₁）/ 2 或 D₂ = D - d。中径是计算弹簧刚度、应力的关键参数。
自由长度（L₀）
弹簧未受任何外力时的自然长度（单位：mm），是设计压缩量的基准。
有效圈数（n）
参与弹性变形的圈数（单位：圈）。压缩弹簧两端通常有 1-2 圈 “死圈”（并紧或磨平，不参与变形），因此 有效圈数 = 总圈数 - 死圈数。有效圈数越多，弹簧越 “软”（刚度越小）。
端部结构
常见类型有：
并紧磨平：两端圈并紧且端面磨平，受力均匀，适用于高精度场合；
并紧不磨平：成本较低，适用于对垂直度要求不高的场景。
二、力学参数
刚度（k，又称弹性系数）
单位压缩量所需的力（单位：N/mm），计算公式为 k = （G×d⁴）/（8×D₂³×n）（G 为材料切变模量）。刚度越大，弹簧越难被压缩。
工作载荷（F）
弹簧在工作状态下承受的轴向压力（单位：N），需与设计的压缩量匹配（根据胡克定律 F = k×λ，λ 为压缩量）。
压缩量（λ）
弹簧在载荷作用下的缩短量（单位：mm），λ = L₀ - 工作长度。需注意：最大压缩量不得超过弹性限度（通常不超过自由长度的 30%-70%，具体取决于材料和圈数）。
极限载荷（Fₘₐₓ）
弹簧能承受的最大压力（单位：N），超过此值会导致永久变形或断裂，设计时需预留安全系数（通常工作载荷不超过极限载荷的 80%）。
三、材料参数
材料种类
需根据环境（温度、腐蚀性）和载荷要求选择，常见材料包括：
高碳钢（如 65Mn）：成本低，适用于常温、无腐蚀环境；
不锈钢（如 304、316）：耐腐蚀性强，适用于潮湿或化工环境；
合金弹簧钢（如 50CrVA）：耐高温、疲劳强度高，适用于汽车、机械等高强度场景。
材料性能
包括抗拉强度、屈服强度、切变模量（G）、疲劳极限等，直接影响弹簧的承载能力和寿命。