彈簧的設計概說

彈簧的種類與作用

彈簧乃機械要素之一,作成適當的形狀,充分利用材料的彈性,吸收能量的能力;因而只要足彈性體,即可用為材料;用為一般機械要素的彈簧若用彈性範圍少的材料,則會因小外力或變形而超彈性限度消除外力後仍殘留變形,減少彈簧作用;因而彈性村料首須要求彈性域大一一亦即彈性度高,實用上常用金屬材料。

 

材料的選擇

彈簧既是極度利用彈簧村料的彈性,當然是彈性愈高的材料愈好,不過,實際上設計彈簧時,彈簧材料還要求物理,化學、機械性性質,選擇材料時應注意的事項很多,應依設計時的個別條件而取捨。

 

應力的取法

彈簧的種類非常多,其用法也形形色色,設計上的應力﹙例如最大的應力或常用應力﹚絕對值如何決定,乃是很困難的問題,而且此應力的大小直接影響彈簧的大小或重量,使用上、經濟上都很重要。

 

S e t ti n g的影響

彈簧是預先施加使用應力以上的荷重後使用,且的在增加疲勞度,減少疲勞變形,效果以只表面層降伏生成的方向殘留應力為主。

 

珠擊的影響

以小鋼珠衝撞彈簧表面的珠擊法可效改善所有材料的疲勞強度,這也是表面層延長形成大壓縮殘留應力的效果;液體槽磨對小形彈簧有同樣的效果。

 

靜荷重的場合

彈簧即是利用其彈性復原,彈簧材料發生永久變形的界限以內可視為可用的最大應力,亦即可視彈性限度為最大使用應力;通常以平均應力考慮靜性荷重所致的變形例如除了特別嚴密的埸合之外,不考慮螺旋彈簧內側的應力集中﹙瓦爾的補正係數﹚,板簧的角隅應力集中等,理由是即使某一部份局部超過彈性限度,周邊的大部份若不超越彈性限度,則不會有巨視變形,彎曲降伏點稍大於﹙約1 5%﹚拉張試驗降伏點的理由亦同。

 

反覆荷重的場合

彈簧常遭受反覆荷重,此時異於靜性荷重或1次衝擊破斷的場合,沒有永久變形,乃微細破裂擴大而破斷,此現象稱為疲勞,原因不完全清楚,可能是微視性結晶原子移動導致微細裂痕的發生和進展,此種疲勞裂痕通常發生於表面拉張應力最集中處,其程度也取決於所加應力的平均值,但最依存於應力的振幅,彈簧的破斷常因此疲勞所致,影響的因子也很多。

發布日期:2017-11-15 10:12:12
     
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