气门弹簧的没计是一个复杂的系统设计课题。良好的弹簧设计可以限度地减少配气机构的摩擦和磨损。现将一个基于构造参变量敏感度设计图的气门弹簧设计的分析式方法总结如下：
（1）1步通过分析车辆下坡行驶性能和发动机制动，确定配气机构的飞脱转速设计目标，以便确定所需要的气门弹簧预紧力和弹簧刚度；
（2）2步建立配气机构动力学模型，以便准确地预测飞脱，并且评估缸内再压缩压力对飞脱的影响；
（3）3步通过对弹簧预紧力和弹簧刚度的不同取值进行参变量扫值计算，构建配气机构动力学的参数图，以检查它们对配气机构振动的影响。需要在图中绘制推杆力、配气机构加速度和弹簧减速度相对于曲轴转角的曲线，以显示飞脱的设计裕度，从而能够在第4步中方便而明智地选取弹簧预紧力和弹簧刚度所需要具有的目标值；
（4）4步基于排气门阀头的静态力平衡，计算需要的弹簧预紧力以防止排气门出现跳浮。为带和不带排气制动器的发动机选择排气门弹簧预紧力，并使用在3步中的设计图来选择匹配的弹簧刚度；
（5）5步对设计参数进行参变量扫值计算，使用图形化设计方法为弹簧设计构造参变量敏感度设计图。选择弹簧的平均直径、线圈钢丝直径和线圈数目，同时满足弹簧扭转应力、固有频率、线圈间隙等设计约束条件。或者也可用分析式优化方法直接求解式。
