影响扭簧疲劳寿命的关键因素
弹簧在使用中失效的原因
弹簧在使用中失效的原因
包括:材料质量、生产工艺、工作频率、环境侵蚀、人为误差等，但最常见的在设计阶段可以消除的是忽略了负载与应力的平衡。
让我们以弹簧为例来解释这种关系:
当各种金属材料从高炉出口到线材坯料时，确定了其两个关键性能:
剪切模量(影响压缩弹簧的强性能)
弹性模量(影响扭力弹簧的弹性性能)
上述模量越高，将来制造的弹簧的弹力越大。
然后将线材送回金属拉丝厂，将其拉成不同规格的弹簧线。
在冷拔过程中，钢丝的表面硬度和抗拉强度不断提高。
在这里，拉伸压力是一个重要的指标。
抗拉强度是试样在断裂前所受的最大公称拉应力。
它是决定弹簧疲劳寿命的最关键指标。
在合理范围内，拉伸强度越高，弹簧寿命越长;但拉伸强度只是决定弹簧寿命的一个间接指标，因为弹簧被压缩时，弹簧丝被扭曲，产生一定的内应力。
这个应力与弹簧丝有关。
拉伸强度的比值称为应力水平，它是弹簧寿命的直接指标。
不同的材料用于制造不同类型的弹簧，最大允许应力水平也不同。
在不考虑应力水平的情况下设计弹簧，弹簧在使用中会迅速发生塑性变形甚至断裂。
扭簧的有效圈数
扭簧的有效圈数扭簧是一种常见的机械弹簧，广泛应用于各种机械和工业设备中。
扭簧的有效圈数是指扭簧在加载和卸载过程中，能够提供恢复力的圈数范围。
在设计和计算扭簧时，了解和确定扭簧的有效圈数非常重要，因为它直接影响到扭簧的性能和使用寿命。
扭簧的有效圈数与其材料、几何尺寸、工作条件等因素密切相关。
当扭簧受到外力扭曲时，只有在一定的圈数范围内，才能产生恢复力并保持弹性。
在有效圈数范围之外，扭簧将失去弹性并无法恢复形状，这将导致扭簧的功能失效。
要确定扭簧的有效圈数，需要考虑以下因素：1. 弹性极限：扭簧的材料有其特定的弹性极限，即材料可以承受的最大应变。
超过弹性极限后，材料将发生塑性变形，失去弹性，从而使扭簧失去恢复力。
因此，有效圈数应小于材料的弹性极限对应的应变圈数。
2. 工作负荷：扭簧的有效圈数与其工作负荷相关。
当扭簧受到额定负荷时，每个圈数所产生的恢复力都必须在设计要求的范围内。
过高或过低的负荷都会导致扭簧失去弹性或超过其弹性极限，从而影响扭簧的有效圈数。
3. 动作次数：扭簧的有效圈数也与其所需的动作次数有关。
当扭簧频繁地进行往复运动时，每个圈数的应变和应力都会累积，可能超出扭簧的弹性极限。
因此，对于需要频繁使用的扭簧，有效圈数需要更加保守地确定。
4. 材料硬度：扭簧的材料硬度也会影响其有效圈数。
较硬的材料通常具有更高的弹性极限和更大的恢复力，因此可以使用较少的圈数。
相反，较软的材料可能需要更多的圈数才能提供相同的恢复力。
为了确定扭簧的有效圈数，通常需要进行弹簧设计和计算。
在设计阶段，需要考虑上述因素并进行分析，以确保扭簧能够在预期的工作条件下提供所需的恢复力和弹性。
常用的设计工具包括弹簧计算软件和手册，可以帮助工程师快速准确地计算出扭簧的有效圈数。
总结起来，扭簧的有效圈数是指扭簧在加载和卸载过程中能够提供恢复力的圈数范围。
确定扭簧的有效圈数需要考虑材料的弹性极限、工作负荷、动作次数和材料硬度等因素。
影响弹簧疲劳强度的几个因素
影响弹簧疲劳强度的几个因素阅读：2748人次更新时间：2011-5-23 9:09:191．屈服强度材料的屈服强度和疲劳极限之间有一定的关系，一般来说，材料的屈服强度越高，疲劳强度也越高，因此，为了提高弹簧的疲劳强度应设法提高弹簧材料的屈服强度，或采用屈服强度和抗拉强度比值高的材料。
对同一材料来说，细晶粒组织比粗细晶粒组织具有更高的屈服强度。
2．表面状态最大应力多发生在弹簧材料的表层，所以弹簧的表面质量对疲劳强度的影响很大。
弹簧材料在轧制、拉拔和卷制过程中造成的裂纹、疵点和伤痕等缺陷往往是造成弹簧疲劳断裂的原因。
材料表面粗糙度愈小，应力集中愈小，疲劳强度也愈高。
材料表面粗糙度对疲劳极限的影响。
随着表面粗糙度的增加，疲劳极限下降。
在同一粗糙度的情况下，不同的钢种及不同的卷制方法其疲劳极限降低程度也不同，如冷卷弹簧降低程度就比热卷弹簧小。
因为钢制热卷弹簧及其热处理加热时，由于氧化使弹簧材料表面变粗糙和产生脱碳现象，这样就降低了弹簧的疲劳强度。
对材料表面进行磨削、强压、抛丸和滚压等。
都可以提高弹簧的疲劳强度。
3．尺寸效应材料的尺寸愈大，由于各种冷加工和热加工工艺所造成的缺陷可能性愈高，产生表面缺陷的可能性也越大，这些原因都会导致疲劳性能下降。
因此在计算弹簧的疲劳强度时要考虑尺寸效应的影响。
4．冶金缺陷冶金缺陷是指材料中的非金属夹杂物、气泡、元素的偏析，等等。
存在于表面的夹杂物是应力集中源，会导致夹杂物与基体界面之间过早地产生疲劳裂纹。
采用真空冶炼、真空浇注等措施，可以大大提高钢材的质量。
5．腐蚀介质弹簧在腐蚀介质中工作时，由于表面产生点蚀或表面晶界被腐蚀而成为疲劳源，在变应力作用下就会逐步扩展而导致断裂。
例如在淡水中工作的弹簧钢，疲劳极限仅为空气中的10%~25%。
腐蚀对弹簧疲劳强度的影响，不仅与弹簧受变载荷的作用次数有关，而且与工作寿命有关。
所以设计计算受腐蚀影响的弹簧时，应将工作寿命考虑进去。
在腐蚀条件下工作的弹簧，为了保证其疲劳强度，可采用抗腐蚀性能高的材料，如不锈钢、非铁金属，或者表面加保护层，如镀层、氧化、喷塑、涂漆等。
扭簧受力分析及寿命预测问题
扭簧受力分析及寿命预测问题扭簧受力分析与应力松弛问题弹簧是一种广泛使用的机械零件，它利用材料的弹性和结构特点，在工作中产生变形，把机械功转变为变形能；反之，把变形能转变为机械功或动能。
由于这种特性，它适用于：1）缓冲或减振，如破碎机的支承弹簧和车辆的悬架弹簧等；2）机械储能，如钟表、仪表和自动控制机构上的原动弹簧；3）控制运动，如汽门、离合器、制动器和各种调节器上的弹簧；4）测力装置，如弹簧秤和动力计上的弹簧。
除此之外，在机械设备、仪表、日用电器以及生活用具上也有着各式各样的弹簧元件。
弹簧的破坏或任何形式的失效将使机组出现不同程度的故障，甚至诱发机毁人亡的恶性事故，造成重大损失。
而“应力松弛”是影响弹簧或弹性元件质量、寿命诸多因素中的核心问题。
应力松弛是指在恒应变条件下，金属材料或元件的应力随时间延续而减小的现象。
深入研究弹簧材料应力松弛性能的变化规律、寻求有效的预防技术，对提高基础件的质量、延长它们的使用寿命、节约特殊钢及合金的消耗、使整套设备运行时安全可靠、充分发挥其生产效率等，都有重要的技术经济意义。
弹簧品种、材料及结构形式各式各样，加工方法也十分繁多，因此对弹簧的应力松弛分析必须针对于具体的类型和具体的使用条件而定。
本问题主要针对于弹簧的一个重要的类型——扭簧做做相应的数学建模及分析。
对扭簧而言，基本形状也较多，见附件1的示意图。
现有某一型号的扭簧，示意图参见附件2，其工作原理示意图可参见附件3，要求：对该扭簧在多种工作状态下的受力情况进行数学建模分析，通过材料力学、热力学、动力学等相关学科的专业背景知识，分析弹簧应力松弛机理，找出弹簧受力状态与其寿命的解析表达式。
包括（1）静载荷及扭角一定的条件下，扭簧所受扭力的计算分析的数学模型。
（2）动态载荷下（分为周期载荷和冲击载荷）及扭角一定的条件下，扭簧所受扭力的动态变化的数学模型。
（3）扭簧所受扭力与引起其失效的应力松弛的数学模型。
（4）扭簧的受力状态与其疲劳寿命的数学模型。
改善汽车悬架扭杆弹簧疲劳性能的方法
技术纵横 23
淬火加热的保护气，来降低脱碳层的深度。与表 2 对比，表明扭杆的疲劳寿命有了提高。
图 2 脱碳对疲劳寿命的影响
表 3 充高纯氮作保护气，不同回火温度的情况
序号 回火温度 脱碳情况
硬度
疲劳角 疲劳寿命
1 410℃ 脱碳不明显 49～51HRC 12～52° 6.1 万
2 450℃ 脱碳不明显 46.5～48HRC 12～52° 12.5 万
参数
表 1 扭杆的工作应力
பைடு நூலகம்
车型
6400
LZ1020
动 载 角 动载角 动载角
为 56° 为45° 为 52°
动载时扭杆杆部扭转应力（MPa）
781 736 850
动载时扭杆花键齿挤压应力（MPa）
188 406 471
动载时扭杆花键齿剪切应力（MPa）
96
217 251
若使用 φ26mm 扭杆，按常规推算出的动载角 为 45°，但从用户提供的有关资料看，其起初要求 的动载角为 52°。从表 1 可看出，即使在动载角为 45°的情况下，花键部位的挤压应力和剪切应力也 超出正常范围，在动载角为 52°情况下超出更多， 此时扭杆杆部的扭转应力也超出一般取值范围。由 此引出如何从各方面着手，改善疲劳性能，使得扭杆
弹簧在应力取值超出一般范围情况下仍保证疲劳寿 命问题。
２ 影响扭杆疲劳寿命的因素
从相关资料和以往的经验看，影响扭杆疲劳寿 命的主要因素为材料、结构细节与表面状态、热处 理、表面冷作强化程度等。
３ 具体措施
针对影响扭杆疲劳寿命的因素，采取相应的措 施以提高扭杆寿命。
3.1 材料 不同的材料有不同的强度、塑性和韧性，这些 性能的搭配的不同，疲劳性能也不同。对高周疲劳， 应 选 择 强 度 高 的 材 料 。 LZ1020 扭 杆 选 材 为 60Si2MnA，属 Si- Mn 系弹簧钢，该钢具有高的抗拉 强度和高屈强比（σs／σb）、高的抗弹减性能，在 我国弹簧钢产量中，该钢约占 1/3，冶炼工艺成熟， 材料的纯度、晶粒度等均得到正常保证。由于这方 面而造成特殊疲劳源的可能性不大。从扭杆杆部和 花键处取样，通过(×400)光学显微镜观察,结果说明 了这一点：扭杆表面组织偏析不明显，心部组织偏 析、夹杂物分布在允许范畴之内，无明显的偏聚现 象，组织为均匀细致的回火屈氏体。而表面无明显 组织缺陷。可见，显微组织不是疲劳断裂的主要影 响因素。 有关资料推荐该钢可用于制造最大扭转应力 约为 880MPa 的悬架扭杆 。
弹簧衰减原因
弹簧衰减原因一、弹簧衰减的可能原因咱就说啊，弹簧这玩意儿为啥会衰减呢？这事儿其实还挺有趣的。
1. 材料本身的问题要是材料质量不好，那肯定容易出问题呀。
就像你买东西，便宜没好货那种感觉。
如果弹簧用的金属材料本身就有杂质，那它的结构就不那么结实。
好比盖房子，用的砖头质量差，房子肯定不牢固。
这些杂质可能会让弹簧内部的晶体结构不完整，在使用的时候，就容易出现变形之类的情况，慢慢地就衰减了。
材料的疲劳特性也很关键。
就算材料质量好，但是如果它本身的疲劳极限比较低，经过多次的拉伸或者压缩之后，就很容易失去弹性。
就像人一样，要是耐力不好，跑几圈就累得不行了。
弹簧也是，经过一定次数的伸缩，就开始衰减啦。
2. 工作环境的影响温度对弹簧的影响可不小呢。
如果在高温环境下，弹簧的金属原子活动就会变得很活跃。
就像一群调皮的小孩，到处乱跑，这样弹簧的晶格结构就容易发生变化。
比如说，本来很整齐的排列，变得乱七八糟的，那弹性肯定就下降了。
相反，在低温环境下，材料可能会变脆，就像冰一样，容易断裂，那弹簧的性能也会大打折扣。
要是弹簧工作的环境湿度很大，或者周围有腐蚀性的物质，那也很糟糕。
就像把铁放在水里，时间长了就生锈了。
弹簧生锈或者被腐蚀之后，它的表面就不光滑了，结构也会被破坏，衰减也就不可避免了。
3. 使用方式的因素要是经常过度拉伸或者压缩弹簧，超出了它的设计范围，那就相当于让一个人干超出他能力的活。
一次两次可能还能撑住，时间长了肯定不行。
弹簧的内部结构会因为这种过度的受力而被破坏，弹性就会慢慢消失。
还有啊，如果弹簧在工作的时候，受力不均匀，比如说一边受力大，一边受力小，就像一个桌子三条腿受力，一条腿不受力，那这个桌子肯定不稳。
弹簧也是，受力不均匀就会导致局部变形严重，从而加速衰减。
多股螺旋弹簧疲劳寿命影响因素
多股螺旋弹簧疲劳寿命影响因素
张瑞;易力力;刘志鹏
【期刊名称】《兵工学报》
【年(卷),期】2022(43)2
【摘要】多股螺旋弹簧(简称多股簧)是一种由多根钢丝螺旋绞绕成钢索而形成的圆柱螺旋弹簧,目前关于多股簧在疲劳失效领域的研究较少。
针对多股簧疲劳失效的问题,以实际应用中的多股簧为研究对象,从多股簧钢丝断裂特征和多股簧几何参数对其疲劳寿命的影响进行分析研究。
结果表明:钢丝表面缺陷是造成裂纹萌生降低疲劳寿命的主要原因,钢丝表面缺陷包括了钢丝表面的线纹、伤痕、凹坑等,此外钢丝材料内部的微孔洞以及微裂纹会加速裂纹的扩展,降低弹簧的疲劳寿命;其次是多股簧几何参数的影响,以最大振幅下的恢复力为变量,弹簧螺旋角对多股簧疲劳寿命的影响最大,弹簧旋绕比次之,钢索钢丝捻角最小。
【总页数】9页(P458-466)
【作者】张瑞;易力力;刘志鹏
【作者单位】重庆大学机械传动国家重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TG111.8
【相关文献】
1.影响钢丝疲劳寿命的因素及提高疲劳寿命的技术措施
2.转向架钢制螺旋弹簧疲劳寿命影响因素分析
3.影响货车螺旋弹簧疲劳寿命的因素及改进建议
4.影响钢丝绳
疲劳断裂的因素及提高疲劳寿命的技术措施5.基于有限元的多股螺旋弹簧疲劳寿命预测
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影响弹簧疲劳强度的六个因素
本文摘自再生资源回收-变宝网（）影响弹簧疲劳强度的六个因素弹簧是一种利用弹性来工作的机械零件。
用弹性材料制成的零件在外力作用下发生形变，除去外力后又恢复原状。
亦作“ 弹簧”。
一般用弹簧钢制成。
弹簧的种类复杂多样，按形状分，主要有螺旋弹簧、涡卷弹簧、板弹簧、异型弹簧等。
1．屈服强度材料的屈服强度和疲劳极限之间有一定的关系，一般来说，材料的屈服强度越高，疲劳强度也越高，因此，为了提高弹簧的疲劳强度应设法提高弹簧材料的屈服强度，或采用屈服强度和抗拉强度比值高的材料。
对同一材料来说，细晶粒组织比粗细晶粒组织具有更高的屈服强度。
2．表面状态最大应力多发生在弹簧材料的表层，所以弹簧的表面质量对疲劳强度的影响很大。
弹簧材料在轧制、拉拔和卷制过程中造成的裂纹、疵点和伤痕等缺陷往往是造成弹簧疲劳断裂的原因。
材料表面粗糙度愈小，应力集中愈小，疲劳强度也愈高。
材料表面粗糙度对疲劳极限的影响。
随着表面粗糙度的增加，疲劳极限下降。
在同一粗糙度的情况下，不同的钢种及不同的卷制方法其疲劳极限降低程度也不同，如冷卷弹簧降低程度就比热卷弹簧小。
因为钢制热卷弹簧及其热处理加热时，由于氧化使弹簧材料表面变粗糙和产生脱碳现象，这样就降低了弹簧的疲劳强度。
对材料表面进行磨削、强压、抛丸和滚压等。
都可以提高弹簧的疲劳强度。
3．尺寸效应材料的尺寸愈大，由于各种冷加工和热加工工艺所造成的缺陷可能性愈高，产生表面缺陷的可能性也越大，这些原因都会导致疲劳性能下降。
因此在计算弹簧的疲劳强度时要考虑尺寸效应的影响。
4．冶金缺陷冶金缺陷是指材料中的非金属夹杂物、气泡、元素的偏析，等等。
存在于表面的夹杂物是应力集中源，会导致夹杂物与基体界面之间过早地产生疲劳裂纹。
采用真空冶炼、真空浇注等措施，可以大大提高钢材的质量。
5．腐蚀介质弹簧在腐蚀介质中工作时，由于表面产生点蚀或表面晶界被腐蚀而成为疲劳源，在变应力作用下就会逐步扩展而导致断裂。
例如在淡水中工作的弹簧钢，疲劳极限仅为空气中的10%~25%。
影响圆柱螺旋弹簧疲劳寿命的因素分析
译文：影响圆柱螺旋弹簧疲劳寿命的因素分析[摘要]为提高圆柱螺旋弹簧疲劳强度，从消除、减小疲劳破坏的外因及内因入手，合理设计零件参数与材料是完全必要的。
在加工制造时合理安排工艺流程，保护和提高弹簧表面状态，严格控制热处理过程，使之基体得到强化。
采用抛丸处理等表面强化手段，使弹簧表面获得对提高疲劳极限有利的压应力，同时消除产生裂纹源的表面缺陷，达到提高疲劳寿命之目的。
[关键词]疲劳强度疲劳寿命金相组织裂纹表面强化一、概述弹簧作为储能和减震零件，被广泛用于各种机械设备中，随着这些机械设备对高可靠性的要求，对其使用的弹簧疲劳强度及稳定性提出了更高要求。
要求弹簧制造厂从设计、制造、热处理、表面处理等过程加以控制，确保弹簧的可靠性。
笔者将多年从事机械制造、热处理实际工作的经验与大家分享，以期对读者提高弹簧设计、制造工艺有帮助。
二、疲劳强度的影响因素疲劳强度的影响因素很多，这里只对与设计、制造有关的因素进行探讨。
（一）材料表面粗糙度的影响交变载荷下金属不均匀滑移主要集中在金属的表面，使疲劳裂纹常常产生在表面上，所以材料表面粗糙度对疲劳强度影响很大。
表面划伤、裂纹都会产生应力集中，使疲劳强度下降。
因此材料表面粗糙度的影响应引起重视。
（二）表面强化及表面应力的影响螺旋弹簧不管是受压或受拉，其承受的应力主要是扭转应力，在弹簧的内表面，应力最大。
因此，采用表面强化，使弹簧表面残余应力为压应力对提高疲劳极限很有利。
表面强化提高疲劳极限的原因在于：表面强化后不仅直接提高了表面层强度，从而提高了表面层的疲劳极限，而且由于强化层的存在，使表层产生压应力，这样就降低了表面层的拉应力，使疲劳裂纹不易产生和扩展。
（三）材料合金成分及组织的影响弹簧材料成分和组织对疲劳极限的影响主要表现在对强度、热处理工艺性、晶粒大小的影响上。
材料成分中影响疲劳极限的主要元素是碳，碳含量的增加，淬火回火后的硬度及强度提高，其疲劳极限也提高。
而合金元素对疲劳极限的影响主要是通过提高钢的淬透性及改善钢的韧性来实现的。
弹簧疲劳断裂或失效的原因分析
弹簧疲劳断裂或失效的原因分析一、分解弹簧永久变形及其影响因素弹簧的永久变形是弹簧失效的主要原因之一,弹簧的永久变形，会使弹簧的变形或负荷超出公差范围，而影响机器设备的正常工作。
检查弹簧永久变形的方法:1、快速高温强压处理检查弹簧永久变形。
是把弹簧压缩到一定高度或全部并紧，然后放在开水中或温箱保持10～60分钟，再拿出来卸载，检查其自由高度和给定工作高度下的工作载荷。
2、长时间的室温强压处理检查弹簧永久变形：是在室温下，将弹簧压缩或压并若干天，然后卸载，检查其自由高度和给定工作高度下的工作载荷。
二、弹簧断裂及其影响因素弹簧的断裂破坏也是弹簧的主要失效形式之一，弹簧断裂形式可分为；疲劳断裂，环境破坏（氢脆或应力腐蚀断裂）及过载断裂。
1、弹簧的疲劳断裂：弹簧的疲劳断裂属于设计错误，材料缺陷，制造不当及工作环境恶劣等因素。
疲劳裂纹往往起源于弹簧的高应力区，如拉伸弹簧的钩环、压缩弹簧的内表面、压缩弹簧（两端面加工的压缩弹簧）的两端面。
受力状态对疲劳寿命的影响（a）恒定载荷状态下工作的弹簧比恒定位移条件下工作的弹簧，其疲劳寿命短得多。
（b）受单向载荷的弹簧比受双向载荷的弹簧的疲劳寿命要长得多。
（c）载荷振幅较大的弹簧比载荷振幅较少的弹簧的疲劳寿命要短得多。
2、腐蚀疲劳和摩擦疲劳腐蚀疲劳：在腐蚀条件下，弹簧材料的疲劳强度显著降低，弹簧的疲劳寿命也大大缩短。
摩擦疲劳：由于摩擦磨损产生细微的裂纹而导致破坏的现象叫摩擦疲劳。
3、弹簧过载断裂弹簧的外加载荷超过弹簧危险截面所有承受的极限应力时，弹簧将发生断裂，这种断裂称为过载断裂。
过载断裂的形式：(a)强裂弯曲引起的断裂;(b)冲击载荷引起的断裂;(c)偏心载荷引起的断裂三、后处理的缺陷原因及防止措施缺陷一：脱碳对弹簧性能影响：疲劳寿命低缺陷产生原因：1、空气炉加热淬火未保护气2、盐浴脱氧不彻底防止措施：1、空气炉加热淬火应通保护气或滴有机溶液保护：盐浴炉加热时，盐浴应脱氧，杂质BAO质量分数小于0.2％。
扭簧测试方法及标准
扭簧测试方法及标准扭簧是一种广泛应用于各个行业的弹簧产品，其扭转性能对于产品的质量和可靠性具有重要影响。
为了确保扭簧的质量符合要求，需要进行相关的测试和检验。
本文将介绍扭簧测试的方法及标准。
一、扭簧测试方法1. 扭簧刚度测试：刚度是扭簧的重要性能指标之一，用于描述扭簧在扭转过程中的抗扭能力。
刚度测试可以通过在一定角度范围内施加力矩并测量扭转角度来进行。
测试时，需要使用专用的扭簧测试机，并按照相关标准进行操作。
2. 扭簧疲劳寿命测试：扭簧在使用过程中会受到反复扭转的作用力，因此疲劳寿命是评价扭簧质量的重要指标之一。
疲劳寿命测试可以通过在测试机上反复施加一定幅度的扭转力来进行。
测试时，需要记录扭簧的疲劳寿命和断裂情况，并按照相关标准进行分析和评估。
3. 扭簧材料测试：扭簧的材料也是影响其质量的重要因素之一。
材料测试可以通过化学成分分析、金相组织观察和力学性能测试等方法进行。
测试时，需要采集扭簧的材料样本，并使用适当的测试仪器进行分析和评估。
4. 扭簧尺寸测试：扭簧的尺寸对于其性能和安装使用具有重要影响。
尺寸测试可以通过使用显微镜、千分尺等测量工具进行。
测试时，需要测量扭簧的直径、线径、圈数、自由长度等尺寸参数，并按照相关标准进行评估。
二、扭簧测试标准1. 扭簧刚度标准：扭簧的刚度应符合设计要求，并能够在规定的扭转角度范围内保持稳定。
刚度的测试结果应满足相关标准要求，以确保扭簧的质量和可靠性。
2. 扭簧疲劳寿命标准：扭簧的疲劳寿命应符合产品设计要求，并能够在使用寿命内保持稳定。
疲劳寿命的测试结果应满足相关标准要求，以确保扭簧的可靠性和耐久性。
3. 扭簧材料标准：扭簧的材料应符合相关的标准要求，包括化学成分、金相组织和力学性能等方面。
材料测试结果应满足标准要求，以确保扭簧的质量和可靠性。
4. 扭簧尺寸标准：扭簧的尺寸应符合设计要求，并能够满足产品的安装和使用要求。
尺寸测试结果应满足相关标准要求，以确保扭簧的性能和可靠性。
压簧疲劳寿命的分析_齐敬东
文章编号: 1006-9798( 1999) 03-0099-02
压簧疲劳寿命的分析
V O L. 14 N O . 3 Sep. 1999
齐敬东 1 ,胡培杰 2 ,杨 平2 ,耿祥和 2
( 1. 济南合成纤维厂 ,济南 250014; 2. 青岛大学 ,青岛 266071)
摘要: 通过对车辆压簧的实验分析 ,找出影响弹簧疲劳寿命的主要因素 ,确定了可靠性指标。 同时 ,提出了改 造压簧疲劳设计的建议。 关键词: 可靠度 ;应力系数 中图分类号: U2604 文献标识码: B
簧条
频率 高度 材料 f / Hz ( mm )
直径 ( mm)
外压簧 1. 5 22 60 Si M n 27± 0. 5
内压簧 1. 5 220 60 Si M n 16± 0. 4
弹簧 中径 ( mm)
最大 最小 载荷 载荷 F/kN F/kN
125± 2 27. 87 11. 94
72± 1 9. 92 4. 25
[ 参 考 文 献 ]
[ 1] 日本 JRS 17300-4D-15A8A《车辆 用热卷螺 旋弹簧》产 品标准 , 1976
[ 2] 潘承毅 .数理统计 的原理与方 法 .上 海: 同济大 学出版 社 , 1993, 130
[ 3] 卢玉明 .机械零 件的可 靠性设计 [M ].北京: 高 等教育 出版社 , 1989
的可靠度 R组套 = R外 R内 , 即 R组套 = 0. 607 4× 0. 782 5 = 0. 050 0
对此本文试验所得数据 ( R组套 = 0. 5567) 与理
论值 ( R组套 = 0. 510 0) 是相接近。
3 结论和建议
本文实验研究的压簧是目前已批量生产和使用
影响弹簧疲劳强度的几个因素
［兮.吾将匕下而求索・存度文库影响弹簧疲劳强度的几个因素阅读：2748人次更新时间：2011-5-23 9:09:191. 屈服强度材料的屈服强度和疲劳极限之间有一定的关系，一般來说，材料的屈服强度越禹•疲劳强度也越商，因此.为r提岛弹簧的疲劳强度应设法提高弹簧材料的屈服强度，或采川屈服强度和抗拉强度比值商的材料。
对同一材料來说.细晶粒组织比粗细晶粒组织具有更商的屈服强度。
2. 表面状态垠大应力多发生在弹簧材料的表层，所以弹费的表面质虽对疲劳强度的彩响很大。
弹寮材料在轧制.拉拔和卷制过程中造成的裂纹、眦点和伤痕等缺陷往往是造成弹簧疲劳断裂的原因。
材料表面粗糙度愈小•应力集中愈小•疲劳强度也愈商。
材料表面粗糙度对疲劳极限的影响。
随着表面粗糙度的增加，疲劳极限下降。
在同一粗糙度的情况下.不同的钢种及不同的卷制方法其疲劳极限降低程度也不同，如冷卷弹簧降低程度就比热卷弹簧小°因为钢制热卷弹赞及其热处理加热时，由于氧化使弹簧材料表面变粗糙和产生脱碳现象，这样就降低了弹簧的疲劳强度。
对材料表面进行磨削.强压.抛丸和滚压等。
都可以提高弹簧的疲劳强度。
3. 尺寸效应材料的尺寸愈大.由于各种冷加1：和热加工丄艺所造成的缺陷可能性愈臥产生表面缺陷的可能性也越大.这些原因都会导致疲劳性能下降。
因此在汁算弹簧的疲劳强度时要考虑尺寸效应的影响。
1.冶金缺陷冶金缺陷是抬材料中的非金属夹朵物、气泡、元素的偏析，等等。
存在于表面的夹朵物是应力集中源•会导致夹杂物与基体界面之间过早地产生疲劳裂纹。
采用真空冶炼、真空浇注等描施.可以大大提高钢材的质虽。
5. 腐蚀介质弹簧在腐蚀介质中工作时.由于表血产生点蚀或表面晶界被腐蚀而成为披劳源，在变应力作用下就会逐步扩展而导致断裂。
例如在淡水中工作的弹簧钢.疲劳极限仅为空气中的10%、25仏腐蚀对弹费疲劳强度的影响，不仅与弹费受变戦荷的作用次数有关.而且与匸作寿命有关。
所以设汁讣算受腐蚀彩响的弹簧时.应将工作寿命考虑进去。
弹簧疲劳强度
弹簧疲劳强度弹簧是一种常见的机械元件，广泛应用于各个领域。
然而，长期使用和频繁的加载往往会导致弹簧出现疲劳破坏，这对于弹簧的可靠性和寿命是一个重要的考虑因素。
因此，研究和了解弹簧的疲劳强度是非常重要的。
弹簧的疲劳强度是指弹簧在循环加载下能够承受的最大应力水平。
当弹簧受到循环加载时，应力会在弹簧材料中产生变化，从而导致弹簧的疲劳破坏。
疲劳强度的研究可以帮助我们确定弹簧的使用寿命和安全工作范围。
弹簧的疲劳强度受到多种因素的影响。
首先，弹簧的材料特性是决定疲劳强度的重要因素之一。
不同的材料具有不同的疲劳特性，如弹性模量、屈服强度和断裂韧性等。
选择合适的材料可以提高弹簧的疲劳强度。
弹簧的几何形状也对疲劳强度有影响。
弹簧的截面形状、直径和长度等参数都会影响弹簧的应力分布和疲劳寿命。
合理设计弹簧的几何形状可以提高其疲劳强度。
加载条件也是影响弹簧疲劳强度的重要因素。
加载频率、振幅和加载方式等都会对弹簧的疲劳寿命产生影响。
在实际应用中，我们需要根据具体的加载条件来评估弹簧的疲劳强度。
为了评估弹簧的疲劳强度，我们可以进行疲劳试验。
疲劳试验是通过对弹簧进行循环加载，观察其疲劳寿命和破坏形态来评估弹簧的疲劳强度。
通过疲劳试验，我们可以得到弹簧的疲劳曲线，即应力与寿命的关系曲线。
根据疲劳曲线，我们可以确定弹簧在特定应力水平下的疲劳寿命。
为了提高弹簧的疲劳强度，我们可以采取一些措施。
首先，选择合适的材料是提高疲劳强度的关键。
高强度、高韧性的材料可以提高弹簧的疲劳寿命。
其次，合理设计弹簧的几何形状也是提高疲劳强度的重要手段。
通过优化弹簧的截面形状和尺寸，可以改善应力分布，延长弹簧的疲劳寿命。
此外，合理控制加载条件也是提高疲劳强度的关键。
避免过大的振幅和频率可以减少弹簧的疲劳损伤，延长其使用寿命。
弹簧的疲劳强度是评估弹簧可靠性和寿命的重要指标。
通过研究弹簧的材料特性、几何形状和加载条件等因素，我们可以提高弹簧的疲劳强度，延长其使用寿命。
货车螺旋弹簧疲劳寿命可靠性分析
货车螺旋弹簧疲劳寿命可靠性分析螺旋弹簧是车辆主要零部件之一，它在运用过程中起着缓和冲击与振动，从而减轻零部件及钢轨的损伤，并使列车运行平稳的作用。
如果弹簧性能低劣，不仅达不到上述目的，甚至会导致严重的行车事故。
据齐齐哈尔南车辆段1992年4~8月份统计，约有125个枕簧折损或变形超限等损伤，其中裂损占50%以上。
由此可见，对弹簧进行寿命分析，找出影响寿命的主要因素，对于确保车辆处于良好的运行状态是至关重要的。
1弹簧疲劳寿命统计分析兰州铁道学院车辆工程实验室曾对15组共45套转8A抗簧进行了疲劳试验，实验时按每组3套同时加载，一且发现其中任一个弹簧发生断裂或全部弹簧满足循环次数等于1000万次时即停止试验。
分析可知，此试验数据为不完全截尾寿命试验敦据，利用近似中位秩法对以上数据进行统计处理得出了弹簧的失效信息：算,失效信息«1将弹簧的寿命观为服从威布尔分布。
利用表1中的数据可由最小二乘法拟合出外簧、内簧和内、外簧组成的一套弹簧的分布参敦和拟合时的相关系效R.，且可根据R,和自由度(n-2)由资料查得相应的置信度，结果见图2。
弹贤寿命分布拟合,数«2M 欢.v√Λ R t ttfj 度m内Ii祥簧 1.33 2∙l v10∙ 2.7ZIO s0.983 2 0.99外M∙U 1.37 1.8∕104 2.0×IO40. 990 6 大于0.999组合算If 1.50 1.4 XlO12,0∖1040.991 1 大干0.999-XPUN-M门(1)由图2可见，弹簧寿命服从三参数戚布尔分布的置信度均在0. 99 以上。
由可掌性理论可知，给定寿命下的可靠度为式1,式中Nn为威布尔分布的位置参数；n为特征寿命；m为威布尔分布的形状参数。
将图2中的有关参数代入式1即可求得N=IOOO万次时弹簧的可靠度R 外=0. 6474 R 内=0. 7825 R 组=0. 5567另外，由可靠性理论知：内外圈弹簧组合时，可看作一个串联系统进行可靠性分析，其可靠度为R组=R外*R内将R 外二0. 6474 和R 内二0. 7825 代入式(2)得R 组=0. 6474X0. 7825-0.5066o这一结果与试验得出的结果(R组=0. 5567)接近。
弹簧使用寿命标准
弹簧使用寿命标准
弹簧使用寿命标准是指弹簧在正常使用条件下的寿命标准。
弹簧使用寿命的长短取决于弹簧的材料、形状、尺寸、使用条件等多个因素。
一般来说，弹簧的寿命可以通过以下几个方面来考虑：
1. 力学性能：弹簧的力学性能是其使用寿命的重要因素。
弹簧的弹性模量、屈服强度、疲劳极限等力学性能对弹簧的使用寿命有很大的影响。
2. 环境因素：弹簧的使用寿命受环境因素的影响较大。
如温度、湿度、化学介质等都会影响弹簧的材料性能、腐蚀状况等，进而影响弹簧的使用寿命。
3. 强度设计：弹簧的强度设计是保证弹簧使用寿命的关键。
强度设计要考虑弹簧的载荷、运动状态、超载能力等因素。
4. 表面处理：弹簧的表面处理也对其使用寿命有很大的影响。
表面处理可以防止弹簧的腐蚀、疲劳等问题，延长弹簧的使用寿命。
根据以上因素，制定出弹簧使用寿命标准，可以更好的保证弹簧的使用效果和安全性，减少故障和事故的发生。
同时，根据弹簧使用寿命标准，可以对弹簧的质量进行监督和管理，提高弹簧的质量和可靠性，更好地满足客户的需求。
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弹簧寿命计算
弹簧寿命计算
弹簧是一种经常使用的机械零件，用于许多不同的应用中。
然而，弹簧在长时间使用过程中会逐渐疲劳，并最终失效。
因此，了解弹簧
的寿命计算方法非常重要。
弹簧的寿命计算是基于弹簧的材料和形状来确定的。
常见的弹簧
材料包括钢、铜、钛、钨和铬等。
弹簧形状也要考虑，如压缩弹簧、
拉伸弹簧和扭转弹簧等。
在进行弹簧寿命计算时，需要考虑一些关键因素。
首先是应力水平，即弹簧所承受的最大应力。
通常，弹簧在使用期间应保持在安全
范围内，以防止过度应力导致疲劳失效。
第二个因素是循环次数，即弹簧所承受的循环次数。
弹簧在每个
循环中所承受的应力水平都是不同的。
通过评估弹簧在其使用寿命内
可能承受的循环次数，可以估计其寿命。
第三个因素是环境因素。
弹簧将受到的环境影响可能会导致其疲
劳失效。
这些环境因素包括温度、湿度和化学物质等。
最后，还应考虑弹簧的质量和材料性质。
弹簧的质量和使用材料
会直接影响其寿命和工作性能。
因此，在寿命计算中应该选择合适的
质量和材料。
在弹簧寿命计算中，通常还要使用一些辅助工具和方法，如弹簧疲劳试验、有限元分析和弹簧数字化仿真等。
这些工具和方法可以提供更准确的数据和分析结果，帮助确定弹簧的使用寿命。
总之，弹簧寿命计算是一项非常重要的任务，需要仔细考虑弹簧的材料、形状、应力水平、循环次数、环境因素、质量和材料性质等因素。
正确计算弹簧的寿命，有助于确保其在使用期间保持良好的工作性能，避免疲劳失效造成的损失和危险。
扭簧的扭转角
扭簧的扭转角
扭簧是一种常见的机械弹性元件，它的用途广泛，包括汽车、航空、
建筑、家用电器等各个领域。
扭簧的作用是利用弹性变形来储存和释
放能量，常常用于调节和维持机械系统的正常运行。
扭簧的扭转角度
是指在负载作用下，扭簧能够扭转的最大角度。
扭簧的扭转角度是一个非常重要的参数，它直接影响到扭簧的使用寿
命和性能。
扭簧的扭转角度越大，它的弹性变形就越明显，这对于高
弹性的扭簧来说是非常重要的。
通常情况下，扭簧的扭转角度是通过
实验测定得到的，这需要使用一些专业的测试设备和技术。
对于工程
师来说，了解和评估扭簧的扭转角度是非常有用的，因为这可以帮助
他们选择合适的扭簧，并在设计和制造过程中进行优化和改进。
除了扭转角度，扭簧的其他参数也非常重要，比如弹性模量、线径、
圈数、周期、工作长度等等。
这些参数都通过实验测试得到，并根据
所需的应用进行优化。
在选择和设计扭簧时，必须考虑这些参数的相
互影响和综合效果，以确保扭簧能够在工作条件下稳定、可靠地工作。
总之，扭簧的扭转角度是一个关键的参数，它对于扭簧的性能和使用
寿命具有重要影响。
为了获得准确和可靠的数据，需要使用专业的测
试设备和技术。
在选择和设计扭簧时，必须考虑扭转角度和其他参数的相互影响和综合效果，以确保扭簧的稳定、可靠和高效工作。
扭簧规格参数
扭簧规格参数1. 什么是扭簧？扭簧是一种弹性零件，也被称为扭转弹簧或螺旋弹簧。
它是由圆线或方线材料制成的，呈螺旋形，并具有一定的弹性和扭转特性。
扭簧广泛应用于机械、电子、汽车等各个领域，用于提供力量和控制运动。
2. 扭簧规格参数的重要性在选择和设计扭簧时，准确了解和理解其规格参数非常重要。
这些参数直接影响到扭簧的性能和适用范围。
以下是一些常见的扭簧规格参数：2.1 线径（Wire Diameter）线径指的是制作扭簧所使用的金属线的直径。
它通常以毫米（mm）作为单位进行表示。
线径越大，扭簧的刚度越高。
2.2 外径（Outer Diameter）外径指的是扭簧螺旋形成后，整个弹簧卷曲部分的最大直径。
外径通常以毫米（mm）作为单位进行表示。
2.3 自由长度（Free Length）自由长度是指在无外力作用下，扭簧的整体长度。
它通常以毫米（mm）作为单位进行表示。
自由长度与扭簧的弹性特性密切相关。
2.4 总圈数（Total Coils）总圈数指的是扭簧上整个螺旋部分的圈数。
它是一个整数，并没有单位。
2.5 有效圈数（Active Coils）有效圈数是指扭簧上真正参与传递力量的圈数。
它是一个整数，并没有单位。
有效圈数等于总圈数减去两端固定部分的圈数。
2.6 预压角（Initial Tension）预压角是指在未受外力作用时，扭簧两端之间形成的夹角。
它通常以度（°）作为单位进行表示。
2.7 材料类型（Material Type）材料类型指的是制作扭簧所使用的金属材料种类，如不锈钢、碳钢等。
2.8 翻边类型（End Type）翻边类型指的是扭簧两端固定方式的不同设计，如直线式、钩形式等。
3. 如何选择合适的扭簧规格参数选择合适的扭簧规格参数需要考虑以下几个方面：3.1 扭簧的应用场景不同的应用场景对扭簧的要求不同。
例如，机械设备中可能需要扭簧提供较大的力量，而电子产品中可能需要扭簧具有较小的体积。
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影响扭簧疲劳的关键因素
我们在加工扭簧时，必须要考虑几个影响它寿
命的重要因素：
一、原料的钢号和产地。
弹簧钢的种类有很多，其中抗疲劳性能较好的钢号
有：重要用途碳素弹簧钢丝（如琴钢线，T9A等）、油淬火-回火弹簧钢丝（如VDCrSi）、合金弹簧钢（50CrVA）；
这些材料的抗疲劳特性是值得肯定的，一般小于2.0mm直径的弹簧，我们多采用重要用途碳素钢，大于2.0mm直径的弹簧，一般采用后两种材料。
另外，除了钢号的选择，钢材自身的产地也是相当重要的，国内钢材比较好的有宝钢、武钢等知名钢厂；国外也有非常优秀的弹簧钢，如德国、日本和韩国等国家生产的弹簧钢，首先设计或制造一种扭簧，其疲劳寿命至关因素即是胚料。
二、加工工艺
谈到加工工艺，首先应考虑到成形技术、退火工艺和喷丸强度，另外还可以增加一些辅助工序，如添加润滑油等。
成形技术方面，现在应用比较广泛的是有芯卷制，可以参阅《弹簧手册》，里面有细致的介绍，其中成形设备也是相当关键，个人觉得转线机这种设备制作扭簧是非常理想的设备，主要原因是它在成形扭簧时，可以同步弹簧线向旋转，我们一般弹簧成形设备，送线和卷制是分开控制的，所以在成形时，无法解决弹簧线扭转，如果是圆线，还勉强可以成形，若是方线或非圆形线材，是无法成形扭簧的。
重点问题是，这种能同步线向旋转的转线机，更能减少成形对线材内部结构
的伤害，从而保证成形出的扭簧寿命更加长一些。
三、退火温度与时间。
退火，是一种消除扭簧内部应力的工艺方法，它的作用效果主要有温度和时间两个因素决定。
由于扭簧经弹簧机外力作用成形，其内部应力失去平衡，我们需借用退火工艺来消除它内部的大部分应力，对扭簧的性能也起优化作用。
当然，退火工艺不仅仅是这么简单，对于不同钢号、不同钢胚和不同直径的弹簧钢，都需要用不同的退火温度和时间，我们在定温度和时间的时候，首先要接近钢材拉线后的退火温度，而时间一般不用太久，一般都在10-40分钟内，具体看弹簧线直径大小。
退火温度高低和时间长短，对扭簧疲劳的影响是有一个峰值的，当温度和时间综合效果低于这个峰值时或高于这个峰值，最后得到的扭簧寿命都不是最好的，这个峰值就是一个临界点，只有通过多组退火试验，多次去测试，最后才能确定这个临界点。
四、喷丸强度。
喷丸，也是一种消除扭簧内部应力的工艺方法，而喷丸强度是喷丸效果的一种指标，影响喷丸强度的因素主要有钢丸的直径大小、硬度、喷丸的时间和所喷扭簧的量。
不同直径的扭簧，我们需要的喷丸强度是不一样的。
喷丸的最佳效果，是通过喷丸，在扭簧表面能形成一层强化膜，这必须是丸粒的轻微打击而形成的，不能伤害到扭簧表面，造成表面缺陷，更不能把这种破坏深入到钢的内部组织。
所以喷丸强度是很关键的因素，遵从的原则是柔和均匀。