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彈簧設(shè)計的發(fā)展


    目前,廣泛應(yīng)月的彈簧應(yīng)力和變形的計算公式是根據(jù)材料力學(xué)推導(dǎo)出來的,若無一定的實際經(jīng)驗,很難設(shè)汁和制造出高精度的彈簧。隨著設(shè)計應(yīng)力的提高,以往的很多經(jīng)驗不再適用。例如,彈簧的設(shè)計應(yīng)力提高后,螺旋角加大,會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,其永久變形要小,即坑松弛性能要在規(guī)定的范圍內(nèi),否則將發(fā)生車身重心偏移。同時,要考慮環(huán)境腐蝕對其疲勞壽命的影響。隨著車輛保養(yǎng)期的增大,對永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)
計方法。有限元法可以詳細(xì)預(yù)測彈簧應(yīng)力對疲勞壽命和永久變形的影響,能準(zhǔn)確反映材料對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)計方法已進入實用化階段,出現(xiàn)了不少有實用價值的報告,如螺旋角對彈簧應(yīng)力的影響;用有限元法計算的應(yīng)力和疲勞壽命的關(guān)系等。
    用現(xiàn)行設(shè)計方法計算和有限元法解析應(yīng)力的比較。對于相同結(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。這是因為隨著螺旋角的增大,加之載荷偏心,使彈簧外徑或橫向變形較大,因而應(yīng)力也較大。用現(xiàn)行的設(shè)計計算方法不能確切地反映,而有限尤法則能較為確切地反映出來。
    另外,在彈簧的設(shè)計過程中還引進了優(yōu)化設(shè)計。彈簧的結(jié)構(gòu)較為簡單。功能單純,影響結(jié)構(gòu)和性能的參變量少,所以設(shè)計者很早就運用解析法、圖解法或圖解分析法尋求最優(yōu)設(shè)計方案,取得了一定成效。隨著計算技術(shù)的發(fā)展,利用計算機進行非線性規(guī)劃的優(yōu)
化設(shè)計,取得了成效現(xiàn)行計算方法與有限元法所得結(jié)果的比較可靠性設(shè)計是為了保證所設(shè)計的產(chǎn)品的可靠性而采用的一系列分析與設(shè)計技術(shù),它的任務(wù)是在預(yù)測和預(yù)防產(chǎn)品可能發(fā)生故障的基礎(chǔ)上,使所設(shè)計的產(chǎn)品達(dá)到規(guī)定的日f靠性目標(biāo)值。是傳統(tǒng)設(shè)計方法的一種補充和完善。彈簧設(shè)計在利用可靠性技術(shù)方面取得了一定的進展但要進一步完善,需要數(shù)據(jù)的開發(fā)和積累。
    隨著彈簧應(yīng)用技術(shù)的開發(fā),一也給設(shè)計者提出了很多需要注意和解決的新問題。如材料、強壓和噴丸處理對疲勞性能和松弛性能的影響,設(shè)計時難以確切計算:要靠實驗數(shù)據(jù)來定;又如按現(xiàn)行設(shè)計公式求出的圈數(shù),制成的彈簧剛度均比設(shè)計剛度值小.需要減少有效圈數(shù),方可達(dá)到設(shè)計要求。

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