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精密的解析技術(shù)彈簧設(shè)計(jì)的發(fā)展

時(shí)間:2013-1-24 10:19:04   來源:深圳市新超越彈簧設(shè)備有限公司

  在機(jī)電產(chǎn)品中,用量最大的彈簧主要有三大類:

  1)以汽車為主的機(jī)動車輛彈簧;

  2)以日用電器為主的電子產(chǎn)品彈簧;

  3)以攝像機(jī)、復(fù)印機(jī)和照相機(jī)為主的光學(xué)裝置彈簧。


  目前,廣泛應(yīng)用的彈簧應(yīng)力和變形的計(jì)算公式是根據(jù)材料力學(xué)推導(dǎo)出來的,若無一定的實(shí)際經(jīng)驗(yàn),很難設(shè)計(jì)和制造出高精度的彈簧。隨著設(shè)計(jì)應(yīng)力的提高,以往的很多經(jīng)驗(yàn)不再適用。例如,彈簧的設(shè)計(jì)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(FEM)。

  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,即抗松弛性能要在規(guī)定的范圍內(nèi),否則將發(fā)生車身重心偏移。同時(shí),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(jì)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,彈簧的有限元法設(shè)計(jì)方法進(jìn)入實(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。

  另外,在彈簧的設(shè)計(jì)過程中還引進(jìn)了優(yōu)化設(shè)計(jì)。彈簧的結(jié)構(gòu)較為簡單,功能單純,影響結(jié)構(gòu)和性能的參變量省,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最優(yōu)設(shè)計(jì)方案,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(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。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,需要減少有效圈數(shù),方可達(dá)到設(shè)計(jì)要求。


 

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