Винтовые пружины широко применяют в различных областях машиностроения и приборостроения. По форме винтовые пружины делят на цилиндрические, конические и фасонные. Для того, чтобы рассчитать пружину необходимо ввести два допущения:

 

 

 

 

 

 

1. Касательные напряжения, связанные с наличием крутящего момента, определяются также, как и при кручении прямого бруса круглого поперечного сечения. Эпюра этих напряжений дана на рисунке ниже (а).

2. Касательные напряжения, связанные с наличием поперечной силы, распределены по всему сечению равномерно. См. рис (б) ниже.

Суммируя касательные напряжения, возникающие в точках горизонтального диаметра сечения витка, получаем результирующую эпюру, показанную на рисунке (в). Опасной является точка А, ближайшая к оси пружины. Для этой точки имеем:

Отношение среднего диаметра пружины D к диаметру проволоки d обозначается, как:

Тогда выше написанная формула примет вид:

Отношение Cп называют индексом пружины; обычно Сп=5..12. При указанных значениях второе слагаемое в скобках составляет не более 0,1 от первого. Если пренебречь вторым слагаемым, т.е. учитывать лишь напряжения от кручения, принебрегая напряжениями, соответствующими поперечной силе, получится следующая приближенная формула:

Эта формула достаточно неточна, но для увеличения точности можно ввести поправочный коэффициент, зависящий от угла подъема ее витков. С учетом этого коэффициента условие прочности будет иметь вид:

Значение коэффициента к можно получить по формуле:

Формула для осадки пружины будет иметь вид: