彈簧技術(shù)發(fā)展 不銹鋼彈簧生產(chǎn)廠家

　　目前，廣泛使用的彈簧應(yīng)力和變形計算公式都是從材料力學(xué)中推導(dǎo)出來的。如果沒有一定的實踐經(jīng)驗，很難設(shè)計和制造高精度彈簧。隨著設(shè)計壓力的增加，許多以前的經(jīng)驗不再適用。例如，彈簧的設(shè)計應(yīng)力增加后，螺旋角增加，這將把彈簧的疲勞源從環(huán)的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)移到外側(cè)。因此，有必要采用彈簧的精確分析技術(shù)，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(yīng)較小，即抗松弛性能應(yīng)在規(guī)定范圍內(nèi)，否則由于彈簧變形不同，車身重心會發(fā)生偏移。同時應(yīng)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(shè)計方法。有限元法能詳細(xì)預(yù)測彈簧應(yīng)力疲勞壽命和永久變形的影響，能準(zhǔn)確反映材料與彈簧疲勞壽命和永久變形的關(guān)系。

　　近年來，彈簧的有限元設(shè)計方法已進(jìn)入實用階段，已有許多實用報告，如螺旋角對彈簧應(yīng)力的影響；用有限元法計算應(yīng)力與疲勞壽命的關(guān)系。圖1-8顯示了使用當(dāng)前設(shè)計方法和有限元方法計算應(yīng)力的比較。對于同一結(jié)構(gòu)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(yīng)力彈簧的應(yīng)力，兩種方法得到的結(jié)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(yīng)力也更大。目前的設(shè)計計算方法不能準(zhǔn)確反映，但有限元法可以更準(zhǔn)確地反映。

　　彈簧有限元分析方法已在彈簧技術(shù)較高的國家投入實際使用。雖然我國在這方面有技術(shù)發(fā)展，但還沒有形成一個實用的模式。此外，在彈簧的設(shè)計過程中引入了優(yōu)化設(shè)計。彈簧結(jié)構(gòu)相對簡單，功能簡單，影響結(jié)構(gòu)和性能的參數(shù)較少。因此，設(shè)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(shè)計方案，并取得了一定的效果。隨著計算技術(shù)的發(fā)展，利用計算機(jī)對非線性規(guī)劃進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計已經(jīng)取得了一定的成果。

　　可靠性設(shè)計是為保證設(shè)計產(chǎn)品的可靠性而采用的一系列分析和設(shè)計技術(shù)。其功能是在預(yù)測和防止產(chǎn)品可能失效的基礎(chǔ)上，使設(shè)計的產(chǎn)品達(dá)到規(guī)定的可靠性目標(biāo)。價值是對傳統(tǒng)設(shè)計方法的補充和改進(jìn)。彈簧設(shè)計在使用可靠性技術(shù)方面取得了一些進(jìn)展，但進(jìn)一步的改進(jìn)需要開發(fā)和積累數(shù)據(jù)。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)外編制了各種版本的彈簧設(shè)計程序，為彈簧技術(shù)人員的開發(fā)和創(chuàng)新提供了便利條件。應(yīng)用設(shè)計程序已完成難以設(shè)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(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，也給設(shè)計人員提出了許多需要注意和解決的新問題。例如，材料、強(qiáng)壓力和噴丸處理對疲勞性能和松弛性能的影響在設(shè)計過程中很難精確計算，并且依賴于實驗數(shù)據(jù)。另一個例子是根據(jù)當(dāng)前設(shè)計公式計算的圈數(shù)，制造的彈簧剛度小于設(shè)計剛度值，需要減少有效圈數(shù)以滿足設(shè)計要求。量產(chǎn)彈簧產(chǎn)品的當(dāng)前設(shè)計趨勢，以最大工作剪切應(yīng)力和疲勞壽命要求為例，量產(chǎn)彈簧的當(dāng)前設(shè)計趨勢：

　　一般機(jī)械結(jié)構(gòu)彈簧具有疲勞壽命要求。最大工作剪應(yīng)力：靜載荷900-1200MPa，動載荷900-1000MPa

　　螺旋扭簧，最大工作剪應(yīng)力：900?1000MTPa

　　發(fā)動機(jī)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(yīng)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(yīng)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(yīng)力：1100~1200MPa

　　貨車駐車制動彈簧，有松弛要求，最大工作剪應(yīng)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(yīng)力：1100-1200MPa