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弹簧设计中所需注意的问题及发展


当今社会,我们使用的弹簧负荷与变形的计算公式一般是依据材料的力学所分析出来的,随着时代和设计应力的进步,像以前很多的经验都已经不再适用了。所以,我们一定要使用精密的解析技术,再加上生产过程中积累的实际经验,现在应用比较广泛的方法也就是有限元法。


近些年来,弹簧的有限元法开始逐渐进入了适用阶段,呈现了很多有用的价值数据。对于两个相同构造的弹簧,在相同情况的作用力下,有效圈少的或螺旋角大的风吹草动应力弹簧的应力,两种方法得出的结果差别比较大。这是由于随着螺旋角的增大,加之载荷偏心,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,而有限元规律以较为确切地反映出来。
此外,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,功用单纯,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、图解法或图解分析法寻求最优设计方案,取得了一定效果。随着计算技术的展开,应用计算机中止非线性规划的优化设计,取得了效果。
现在随着弹簧应用技术的发展,同时也给研发者们带来了许多的新问题。比如说材料、强压和喷丸处置对疲倦性能和松弛性能的影响等等,这些都是在设计的时候很难确定的;而且都是要靠实验数据来确定的。  
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,否则由于弹簧的不同变形,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。



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