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您知道弹簧的设计由来是什么吗?


弹簧

弹簧的有限元设计方法已进入了实用化阶段,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。对相同结构的弹簧,在相同载荷作用下,有效圈少的或螺旋角大的高应力弹簧的应力,两种方法得出的结果差别比较大,这是因为随着螺旋角的增大,加大载荷偏心,使弹簧外径或横向变形较大,因而应力也较大。用现行的设计计算方法不能确切地反映,而有限元法则能较为确切地反映出来。

弹簧有限元分析方法,在弹簧技术水平较高的虽已进入实用化,我国虽有这方面的技术开发,但尚未形成实用模型。另外,在弹簧的设计进程中还引进了优化设计。弹簧影响结构和性能的参变量少,所以设计者很早就运用解析法、图解法或图解分析法寻求设计方案,并取得了一定成效,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(弹簧设计计算软件)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与设计技术,它的功能是在预测和预防产品可能发生故障的基础上,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。






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,必须采用弹簧精密的解析技术,当前应用较广的方法是有限元法。

弹簧有限元分析方法,在弹簧技术水平较高的虽已进入实用化,我国虽有这方面的技术开发,但尚未形成实用模型。

  另外,在弹簧的设计进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少,所以设计者很早就运用解析法、图解法或图解分析法寻求设计方案,并取得了一定成效。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.

随着计算机技术的发展,在国内外编制出各种版本的弹簧设计程序,为弹簧技术人员提供了开发的便利条件。应用设计程序完成了设计难度较大的弧形离合器弹簧和鼓形悬架弹簧的开发等。

  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,需要减小有效圈数,方可达到设计要求。




(作者:黄先生 来源:东莞华正弹簧五金有限公司)


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