弹簧技术发展现状

目前，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。若无一定的实际经验，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用。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内侧转移到外侧。为此，必须采用弹簧精密的解析技术，当前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。
　　
　　近年来，弹簧的有限元设计方法已进入了实用化阶段，出现了不少有实用价值的报告，如螺旋角对弹簧应力的影响；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，在相同载荷作用下，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，两种方法得出的结果差别比较大。这是因为随着螺旋角的增大，加大载荷偏心，使弹簧外径或横向变形较大，因而应力比较大。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。
　　
　　弹簧有限元分析方法，在弹簧技术水平较高的国家虽已进入实用化，我国虽有这方面的技术开发，但尚未形成实用模型。