彈簧技術發(fā)展 不銹鋼彈簧生產廠家

　　目前，廣泛使用的彈簧應力和變形計算公式都是從材料力學中推導出來的。如果沒有一定的實踐經驗，很難設計和制造高精度彈簧。隨著設計壓力的增加，許多以前的經驗不再適用。例如，彈簧的設計應力增加后，螺旋角增加，這將把彈簧的疲勞源從環(huán)的內側轉移到外側。因此，有必要采用彈簧的精確分析技術，目前廣泛使用的方法是有限元法（FEM）。

　　車輛懸架彈簧的特點是，除了足夠的疲勞壽命外，其永久變形應較小，即抗松弛性能應在規(guī)定范圍內，否則由于彈簧變形不同，車身重心會發(fā)生偏移。同時應考慮環(huán)境腐蝕對其疲勞壽命的影響。隨著車輛維修周期的延長，對車輛的永久變形和疲勞壽命提出了更高的要求。因此，必須采用高精度的設計方法。有限元法能詳細預測彈簧應力疲勞壽命和永久變形的影響，能準確反映材料與彈簧疲勞壽命和永久變形的關系。

　　近年來，彈簧的有限元設計方法已進入實用階段，已有許多實用報告，如螺旋角對彈簧應力的影響；用有限元法計算應力與疲勞壽命的關系。圖1-8顯示了使用當前設計方法和有限元方法計算應力的比較。對于同一結構的彈簧，在相同的載荷下，從圖中可以看出，有效圈數(shù)較少或螺旋角較大的高應力彈簧的應力，兩種方法得到的結果相差很大。這是因為隨著螺旋角的增加，載荷偏心率增加，這使得彈簧的外徑或橫向變形更大，因此應力也更大。目前的設計計算方法不能準確反映，但有限元法可以更準確地反映。

　　彈簧有限元分析方法已在彈簧技術較高的國家投入實際使用。雖然我國在這方面有技術發(fā)展，但還沒有形成一個實用的模式。此外，在彈簧的設計過程中引入了優(yōu)化設計。彈簧結構相對簡單，功能簡單，影響結構和性能的參數(shù)較少。因此，設計者很早就采用解析法、圖解法或圖解分析法來尋找最優(yōu)設計方案，并取得了一定的效果。隨著計算技術的發(fā)展，利用計算機對非線性規(guī)劃進行優(yōu)化設計已經取得了一定的成果。

　　可靠性設計是為保證設計產品的可靠性而采用的一系列分析和設計技術。其功能是在預測和防止產品可能失效的基礎上，使設計的產品達到規(guī)定的可靠性目標。價值是對傳統(tǒng)設計方法的補充和改進。彈簧設計在使用可靠性技術方面取得了一些進展，但進一步的改進需要開發(fā)和積累數(shù)據。隨著計算機技術的發(fā)展，國內外編制了各種版本的彈簧設計程序，為彈簧技術人員的開發(fā)和創(chuàng)新提供了便利條件。應用設計程序已完成難以設計的弧形離合器彈簧和鼓形懸架彈簧的開發(fā)。

　　隨著彈簧應用技術的發(fā)展，也給設計人員提出了許多需要注意和解決的新問題。例如，材料、強壓力和噴丸處理對疲勞性能和松弛性能的影響在設計過程中很難精確計算，并且依賴于實驗數(shù)據。另一個例子是根據當前設計公式計算的圈數(shù)，制造的彈簧剛度小于設計剛度值，需要減少有效圈數(shù)以滿足設計要求。量產彈簧產品的當前設計趨勢，以最大工作剪切應力和疲勞壽命要求為例，量產彈簧的當前設計趨勢：

　　一般機械結構彈簧具有疲勞壽命要求。最大工作剪應力：靜載荷900-1200MPa，動載荷900-1000MPa

　　螺旋扭簧，最大工作剪應力：900?1000MTPa

　　發(fā)動機氣門彈簧，疲勞壽命要求2.3×10^7次，可靠性>90%，最大工作剪應力：50~1200MPa

　　油泵噴嘴彈簧，疲勞壽命要求2.3×1^7次，可靠性>90%，最大工作剪應力1100~1200MPa

　　汽車變速箱，離合器彈簧，有松弛要求，疲勞壽命要求（3~10）×10^5倍最大工作剪應力：1100~1200MPa

　　貨車駐車制動彈簧，有松弛要求，最大工作剪應力：靜載荷1100~1200MPa

　　懸架彈簧，腐蝕疲勞壽命要求（3-5）×10^5倍最大工作剪應力：1100-1200MPa