五金彈簧高精度設(shè)計(jì)的作用及發(fā)展前景

    例如，五金彈簧的設(shè)計(jì)應(yīng)力提高后，螺旋角加大，會(huì)使彈簧的疲勞源由簧圈的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)移到外側(cè)。為此，必須采用彈簧精密的解析技術(shù)，當(dāng)前應(yīng)用較廣的方法是有限元法。車輛懸架彈簧的特征是除足夠的疲勞壽命外，其長(zhǎng)久變形要小，即抗松弛性能要在規(guī)定的范圍內(nèi)，否則由于彈簧的不同變形，將發(fā)生車身重心偏移。同時(shí)，要考慮環(huán)境腐蝕對(duì)其疲勞壽命的影響。隨著車輛保養(yǎng)期的增大，對(duì)長(zhǎng)久變形和疲勞壽命都提出了更嚴(yán)格的要求，為此必須采用高精度的設(shè)計(jì)方法。有限元法可以詳細(xì)預(yù)測(cè)彈簧應(yīng)力疲勞壽命和長(zhǎng)久變形的影響，能準(zhǔn)確反映材料對(duì)彈簧疲勞壽命和長(zhǎng)久變形的關(guān)系。

    彈簧有限元分析方法，在彈簧技術(shù)水平較高的**雖已進(jìn)入實(shí)用化，我國雖有這方面的技術(shù)開發(fā)，但尚未形成實(shí)用模型。另外，在彈簧的設(shè)計(jì)進(jìn)程中還引進(jìn)了優(yōu)化設(shè)計(jì)。彈簧的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，功能單純，影響結(jié)構(gòu)和性能的參變量少，所以設(shè)計(jì)者很早就運(yùn)用解析法、圖解法或圖解分析法尋求*優(yōu)設(shè)計(jì)方案，并取得了一定成效。隨著計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行非線性規(guī)劃的優(yōu)化設(shè)計(jì)取得了成效可靠性設(shè)計(jì)是為了保證所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品的可靠性而采用的一系列分析與設(shè)計(jì)技術(shù)，它的功能是在預(yù)測(cè)和預(yù)防產(chǎn)品可能發(fā)生故障的基礎(chǔ)上，使所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品達(dá)到規(guī)定的可靠性目標(biāo)值，是傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的一種補(bǔ)充和完善。

    近年來，彈簧的有限元設(shè)計(jì)方法已進(jìn)入了實(shí)用化階段，出現(xiàn)了不少有實(shí)用價(jià)值的報(bào)告，如螺旋角對(duì)彈簧應(yīng)力的影響;用有限元法計(jì)算的應(yīng)力和疲勞壽命的關(guān)系等。所示為用現(xiàn)行設(shè)計(jì)方法計(jì)算和有限元法解析應(yīng)力的比較。對(duì)相同結(jié)構(gòu)的彈簧，在相同載荷作用下，從圖中可以看出，有效圈少的或螺旋角大的高應(yīng)力彈簧的應(yīng)力，兩種方法得出的結(jié)果差別比較大。這是因?yàn)殡S著螺旋角的增大，加大載荷偏心，使彈簧外徑或橫向變形較大，因而應(yīng)力比較大。用現(xiàn)行的設(shè)計(jì)計(jì)算方法不能確切地反映，而有限元法則能較為確切地反應(yīng)出來。

    彈簧設(shè)計(jì)在利用可靠性技術(shù)方面取得了一定的進(jìn)展，但要進(jìn)一步完善，需要數(shù)據(jù)的開發(fā)和積累。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，在國內(nèi)外編制出各種版本的彈簧設(shè)計(jì)程序，為五金彈簧技術(shù)人員提供了開發(fā)**的便利條件。應(yīng)用設(shè)計(jì)程序完成了設(shè)計(jì)難度較大的弧形離合器彈簧和鼓形懸架彈簧的開發(fā)等。隨著彈簧應(yīng)用技術(shù)的開發(fā)，也給設(shè)計(jì)者提出了很多需要注意和解決的新問題。如材料、強(qiáng)壓和噴丸處理對(duì)疲勞性能和松弛性能的影響，設(shè)計(jì)時(shí)難以確切計(jì)算，要靠實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來定。又如按現(xiàn)行設(shè)計(jì)公式求出的圈數(shù)，制成的彈簧剛度均比設(shè)計(jì)剛度值小，需要減小有效圈數(shù)，方可達(dá)到設(shè)計(jì)要求。當(dāng)前大批量生產(chǎn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)趨勢(shì)，以*大工作切應(yīng)力和疲勞壽命要求為例。
來源：強(qiáng)東五金