多股螺旋弹簧（简称多股簧）是一种由钢索绕制而成的特殊圆柱螺旋弹簧。由于特殊的结构,多股簧拥有比单股簧更高的强度,更优越的减振性,更长的疲劳寿命及更高的可靠性。因此,多股簧作为重要的复位或减振部件被广泛应用于各种军工装备及重型机械。高昂的制造成本、复杂的制造装备及低下的良品率导致多股簧在很长时间内仅应用于军工等领域。21世纪以来,随着高精度多股簧数控加工机床的诞生和升级,性能和稳定性更好的多股簧逐渐代替单股簧出现在了多个民用领域。然而,现有多股簧理论研究还存在很多不足。现有多股簧几何模型不考虑丝间的相互作用,这影响了后续理论分析及有限元仿真的精度。现有多股簧静态响应模型不考虑丝间的摩擦接触,无法描述多股簧的滞迟阻尼,这限制了模型对多股簧加载及卸载恢复力的预测精度。现有动态响应模型无法在弹簧设计阶段对多股簧的动态响应及多股簧系统的稳态谐波响应进行预测,这限制了多股簧的动态设计效率。此外,多股簧制造回弹的理论研究几乎空白,这导致冷绕成形工艺参数的选择缺乏理论指导,限制了多股簧的推广。本文为解决影响多股簧理论分析及有限元仿真精度,限制多股簧设计制造效率的关键问题,在多股簧几何建模、静态响应建模、动态响应预测及制造回弹预测等领域进行了下列研究:（1）针对现有多股簧几何模型精度低,无法描述侧丝中心线局部变形,无法分析丝间相互作用,在有限元仿真时无法建立捻距较小多股簧三维模型的问题,提出了基于相角梯度的侧丝中心线几何描述方法,并在此基础上根据丝间几何接触条件、Love弹性曲杆理论及弹塑性线接触模型求解了侧丝中心线几何,建立了考虑丝间相互作用的多股簧几何模型。此模型为几何与力学的耦合模型,考虑了丝间接触导致的侧丝中心线变形、丝间接触变形及泊松比,分析了侧丝中心线局部捻角的周期性变化规律及侧丝间的接触区域。此模型提高了多股簧几何描述的精度,分析了丝间的接触关系,为后续考虑丝间相互作用的多股簧理论研究及有限元分析奠定了理论基础;（2）针对目前多股簧轴向静态响应模型不完善,无法描述多股簧渐变刚度及滞迟阻尼,多股簧准静态恢复力预测精度低的问题,在分析多股簧受载后弹簧中径、弹簧螺距及侧丝捻距的变化规律的基础上,基于考虑丝间相互作用的多股簧几何模型分析了弹簧受载后内丝间的相对运动及摩擦接触,建立了考虑丝间摩擦接触的多股簧轴向静态响应模型。此模型可以描述多股簧的连续渐硬刚度及滞迟阻尼,同时提高了多股簧加载、卸载阶段轴向恢复力的预测精度,为多股簧的静态设计提供了参考并为后续的多股簧动态响应预测模型及制造回弹模型的建立提供了弹簧恢复力和侧丝拉弯变形的求解方法;（3）针对目前多股簧动态响应模型依赖实验数据,无法在多股簧设计阶段对弹簧的动态响应进行预测,导致多股簧动态设计效率低的不足。在考虑丝间摩擦接触的多股簧轴向静态响应模型的基础上,分析多股簧加载、卸载转换区域的丝间微动摩擦,给出了考虑丝间微动的多股簧恢复力计算方法。建立了基于现象模型的多股簧动态响应预测模型。并利用理论预测得到的多股簧动态响应恢复力数据对模型参数进行了识别。在此模型的基础上预测了多股簧系统的稳态谐波响应。此方法结合了力学理论模型及现象模型的优点,即既有力学理论模型可在弹簧设计阶段预测弹簧动态响应的优点,又具有现象模型公式形式简单,便于预测多股簧系统动态特性的优点,提高了多股簧及其系统的动态设计效率;（4）针对目前多股簧制造回弹理论研究不足,绕簧轴直径、冷绕螺距等多股簧冷绕成形工艺参数确定困难的问题。推导了多股簧钢丝平面拉弯弹复方程,分析了多股簧冷绕成形和强压处理时的侧丝的弹塑性拉弯变形及回弹。基于侧丝上两个特殊点的拉弯回弹建立了多股簧制造回弹理论模型。此回弹模型计算方便,预测结果对多股簧制造时冷绕参数的选择具有工程指导意义,缩短了多股簧冷绕成形工艺参数调试周期。