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弹簧设计、材料及弹簧加工技术的发展

文章出处:作者:人气:-发表时间:2015/10/10 15:25:08

  1)   汽车    汽车 为主的机动车辆弹簧;

2)以日用电器为主的电子产品弹簧;

3)以摄像机、复印机和照相机为主的光学装置弹簧。 机动车辆弹簧主要是向高强度方向发展,以减轻质量;电子产品弹簧主要是向小形化方向发展;而光学装置弹簧主要向着既要高强度化又要小形化方向发展。相应的弹簧设计方法材料和加工技术等方面均有所发展。

一、弹簧设计的发展 目前,广泛应用的弹簧应力和变形的计算公式是根据材料力学推导出来的,若无一定的实际经验,很难设计和制造出高精度的弹簧。随着设计应力的提高,以往的很多经验不再适用。例如,弹簧的设计应力提高后,螺旋角加大,会使弹簧的疲劳源由簧圈的内侧转移到外侧。为此,必须采用精密的解析技术,当前应用较广的方法是有限元法(FEM) 车辆悬架弹簧的特征是除足够的疲劳寿命外,其永久变形要小,即抗松弛性能要在规定的范围内,否则将发生车身重心偏移。同时,要考虑环境腐蚀对其疲劳寿命的影响。

随着车辆保养期的增大,对永久变形和疲劳寿命都提出了更严格的要求,为此必须采用高精度的设计方法。有限元法可以详细预测弹簧应力对疲劳寿命和永久变形的影响,能准确反映材料对弹簧疲劳寿命和永久变形的关系。 近年来,弹簧的有限元法设计方法进入实用化阶段,出现了不少有实用价值的报告,如螺旋角对弹簧应力的影响;用有限元法计算的应力和疲劳寿命的关系等。 另外,在弹簧的设计过程中还引进了优化设计。

弹簧的结构较为简单,功能单纯,影响结构和性能的参变量省,所以设计者很早就运用解析法、图解法或图解   分析    分析 法寻求最优设计方案,取得了一定成效。随着计算技术的发展,利用计算机进行非线性规划的优化设计,取得了成效。 可靠性设计是为了保证所设计的产品的可靠性而采用的一系列   分析    分析 与设计技术,它的任务是在预测和预防产品可能发生故障的   基础    基础 上,使所设计的产品达到规定的可靠性目标值。是传统设计方法的一种补充和完善。弹簧设计在利用可靠性技术方面取得了一定的进展,但要进一步完善,需要数据的开发和积累。

随着弹簧应用技术的开发,也给设计者提出了很多需要注意和解决的新问题。如材料、强压和喷丸处理对疲劳性能和松弛性能的影响,设计时难以确切计算;要靠实验数据来定;又如按现行设计公式求出的圈数,制成的弹簧刚度均比设计刚度值小,需要减少有效圈数,方可达到设计要求。

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