弹簧技术发展状况

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1、弹簧技术发展现状行业：五金信息來源：机电在线发布时间：2011-02-09在机电产品中，弹簧种类繁多，主要有以下类型。1）以汽车、摩托车、柴油机和汽油机为主的配套弹费和弹簧。这类弹簧冇气门弹费、悬架弹簧、减震弹簧以及离合器弹簧等，用量较大，约占弹簧工产量的50%左右。同时技术水平要求也高，可以说这些弹簧的技术水平貝有代表性，它们主要是向高疲劳寿命和高抗松弛方向发展，从而减轻质量。2）以铁道机千午辆、载重汽千和工程机械为主的大型弹簧和板弹簧，这些弹簧以热卷成型为主，是弹簧制造业的一个重要方面。随着高速铁道的发展，车辆减震系统的升级，作为乍辆悬架的热成型弹簧技术有较大的提高,这类弹簧主要向高强度

2、和高梢度方向发展以稳定产品质量。3）以仪器仪表为主的电子电器弹簧，典型产品如电动机电刷弹簧、开关弹簧、摄像机和照相机弹簧，以及计算机配件弹簧、仪器仪表配件弹簧等。这类弹赞屮片弹簧、界性弹簧山较大的比例，不同产品对材质和技术要求差别较大。这类弹簧主要向着既高强度化又小型化的方向发展。4）以口用机械和电器为主的五金弹簧，如床垫、沙发、门饺链、玩具、打火机等，这类弹簧需求虽较大，但技术含量不高，给小型的弹簧企业提高了发展机会，这类弹簧主要是向小型化方向发展。5）以满足特殊需要为主的特种弹簧，如纺织机械用摇架弹簧，要求有高的抗松弛性能;钢包滑水口用弹簧，要求冇高的耐热性；矿山振动筛用悬架弹簧，不但要

3、求冇高的疲劳性能,而目.要求启高的抗腐蚀性，因而采用橡胶金属复合弹簧：为了满足车辆行驶时的符适度，所采用的空气弹簧等。对于目前出现的异性截而悬架弹簧和气门弹簧，从轻量化、节省空间，提高舒适性和改善弹簧应力分布考虑，比圆截面弹簧更为合理，但是这类弹簧材料价格高，弹簧制造工艺复杂，使得弹赞成本要高丁圆截面弹簧。因此口前述看不出界性截面弹簧取代圆截面弹簧的迹象。1弹簧设计的发展冃前，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…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川。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

4、内侧转移到外侧。为此，必须采用弹赞粕密的解析技术，当询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，否则由于弹簧的不同变形，将发牛车身重心偏移。同时，要考虑环境腐蚀对其疲芳寿命的影响。随看车辆保养期的增人，对永久变形和疲芳寿命都提出了更严格的耍求，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赞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。近年來，弹簧的有限元设计方法己进入了实用化阶段，岀现了不少有实用价值的报告，如螺旋角对弹赞应力的影响；用有限元法计算的应力和疲劳寿命的关系等。图

5、1・8所示为用现行设计方法计算和有限元法解析应力的比较。对相同结构的弹簧，在和同载荷作用下，从图中可以看出，有效圈少的或螺旋角大的高应力弹簧的应力，两种方法得川的结果差别比较大。这是因为随着螺旋角的增大，加大载荷偏心，使弹贊外径或横向变形较人，因而应力比较人。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应出来。弹簧有限沅分析方法，在弹簧技术水平较高的国家虽已进入实用化，我国虽有这方血的技术开发，但尚未形成实用模型。另外，在弹簧的设计进程小还引进了优化设计。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J求最优设计方案，

6、并取得了一定成效。随着计算技术的发展，利川计算机进行非线性规划的优化设计取得了成效（见第10章门节）。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牛：故障的棊础上，便所设计的产品达到规定的可靠性口标值,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力血収得了一•定的进展（见第10章12节），但要进一步完善，需要数据的开发和积累。随着计算机技术的发展，在国内外编制出各种版木的弹簧设计程序，为弹簧技术人员提供了开发创新的便利条件。应用设计程序完成了设计难度较人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

7、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彩响，设计时难以确切计算，要靠实验数据來泄。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。当前大批量牛•产产品的设计趋势，以最大工作切应力和疲劳寿命要求为例，列于表1・5。表1・5当前大批量生产弹簧的设计趋势产品类型最大工作切应力相关垂要要求-•般机械结构弹簧静载900-12