新型机加工弹簧在很多有高精度要求的应用场合可以弥补传统线圈螺旋弹簧的固有缺点,提高整机性能。但是国内外有关该新型弹簧的研究极少,为将其应用于工程实际中并实现国产化,对其进行性能分析和加工工艺研究具有重要的工程实际意义。因此本文针对通用机加工弹簧,结合中国电科16所研制的斯特林制冷机应用需求,开展了弹簧静态变形、强度等性能研究,得到了弹簧基本参数与各向刚度、强度等性能的关系,对某特例弹簧进行了疲劳寿命和动力学分析,探讨了机加工弹簧的加工工艺,为该类弹簧的工程设计与加工制造提供了理论指导。论文的主要研究成果和创新性工作如下:基于传统线圈弹簧刚度理论推导了机加工弹簧刚度计算模型,利用ANSYS Workbench参数化研究了弹簧变形特性,得到了该种机加工弹簧的静态变形性能理论。研究表明:(1)机加工弹簧刚度比线圈弹簧线性度更高,机加工弹簧上下安装端长度对变形量无影响,随着螺旋角的增大,刚度逐渐减小;(2)考虑了螺旋角影响后,单螺旋线弹簧和双螺旋线的刚度理论计算与仿真计算误差值均不超过5%;(3)机加工弹簧横向刚度随着横向载荷施加方向的不同呈现上下波动,随着轴向载荷的增大呈线性减小,随着中径的增大不断减小;(4)在压缩稳定性方面,双螺旋线机加工弹簧最好,单螺旋线机加工弹簧次之,传统圆柱螺旋弹簧最差。利用有限元软件对机加工弹簧的静压强度进行了分析,针对螺旋槽端部应力集中现象,分析了应力集中系数与弹簧基本参数的关系,给出了最优应力释放孔形式和最优去除尺寸,推导出适用于机加工弹簧的无应力集中强度校核理论。研究表明:(1)中径小于20mm的机加工弹簧存在应力集中的理论判据为螺旋槽宽与螺距比值小于0.5;(2)采用切向应力释放孔可以去除应力集中现象并不影响弹簧压缩变形性能,控制释放孔孔径接近矩形截面高度时应力释放效果最好;(3)无应力集中下推导出的最大等效应力计算公式与仿真计算值误差不超过3%,应尽量使得矩形截面呈竖直长方形形式以减小内圈应力。针对某型号斯特林制冷机初步设计了其适用的机加工弹簧,进行了尺寸参数优化选取,分析了影响弹簧疲劳寿命的因素,采用有限元仿真了弹簧的疲劳寿命,结果显示优化后的弹簧整体疲劳寿命达10~7以上;对弹簧进行了谐响应分析与模态分析,得出了弹簧的位移频域响应和内圈最大切应力频域响应。针对该新型弹簧的加工工艺问题,本文采用车铣复合加工方式、激光切割方式对弹簧进行了样件试制,设计了对应的加工工艺和相应夹具。试验结果表明车铣复合加工时需先铣槽再切割内孔,激光切割加工时应在被加工圆管内添加填充物以减小热变形;对弹簧样件刚度进行了测试,测试结果显示样件实际刚度与仿真值、理论计算值误差均在5%以下,前述章节的理论模型与仿真模型具有很高的准确度,为该种新型弹簧的实际加工提供了重要参考依据。