彈簧在機電產品中的分類

　　在機電產品中，彈簧種類繁多，主要有以下類型。
　　1)以汽車、摩托車、柴油機和汽油機為主的配套彈簧和彈簧。這類彈簧有氣門彈簧、懸架彈簧、減震彈簧以及離合器彈簧等，用量較大，約占彈簧生產量的50%左右。同時技術水平要求也高，可以說這些彈簧的技術水平具有代表性，它們主要是向高疲勞壽命和高抗松弛方向發展，從而減輕質量。
　　2)以鐵道機車車輛、載重汽車和工程機械為主的大型壓縮彈簧和板彈簧，這些彈簧以熱卷成型為主，是彈簧制造業的一個重要方面。隨著高速鐵道的發展，車輛減震系統的升級，作為車輛懸架的熱成型彈簧技術有較大的提高，這類彈簧主要向高強度和高精度方向發展以穩定產品質量。
　　3)以儀器儀表為主的電子電器拉伸彈簧，典型產品如電動機電刷彈簧、開關彈簧、攝像機和照相機彈簧，以及計算機配件彈簧、儀器儀表配件彈簧等。這類彈簧中片彈簧、異性彈簧占較大的比例，不同產品對材質和技術要求差別較大。這類彈簧主要向著既高強度化又小型化的方向發展。
　　4)以日用機械和電器為主的五金彈簧，如床墊、沙發、門鉸鏈、玩具、打火機等，這類彈簧需求量較大，但技術含量不高，給小型的彈簧企業提高了發展機會，這類彈簧主要是向小型化方向發展。
　　5)以滿足特殊需要為主的特種彈簧，如紡織機械用搖架彈簧，要求有高的抗松弛性能;鋼包滑水口用彈簧，要求有高的耐熱性;礦山振動篩用懸架彈簧，不但要求有高的疲勞性能，而且要求有高的抗腐蝕性，因而采用橡膠金屬複合彈簧：為了滿足車輛行駛時的舒適度，所采用的空氣彈簧等。

　　對於目前出現的異性截面懸架彈簧和氣門彈簧，從輕量化、節省空間，提高舒適性和改善彈簧應力分布考慮，比圓截面彈簧更為合理，但是這類彈簧材料價格高，彈簧制造工藝複雜，使得彈簧成本要高於圓截面彈簧。因此目前還看不出異性截面彈簧取代圓截面彈簧的跡象。

彈簧設計的發展

　　目前，廣泛應用的彈簧應力和變形的計算公式是根據材料力學推導出來的。若無一定的實際經驗，很難設計和制造出高精度的彈簧，隨著設計應力的提高，以往的很多經驗不再適用。例如，彈簧的設計應力提高後，螺旋角加大，會使壓縮彈簧的疲勞源由簧圈的內側轉移到外側。為此，必須采用彈簧精密的解析技術，當前應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定的范圍內，否則由於彈簧的不同變形，將發生車身重心偏移。同時，要考慮環境腐蝕對其疲勞壽命的影響。隨著車輛保養期的增大，對永久變形和疲勞壽命都提出了更嚴格的要求，為此必須采用高精度的設計方法。有限元法可以詳細預測拉伸彈簧應力疲勞壽命和永久變形的影響，能准確反映材料對彈簧疲勞壽命和永久變形的關系。
　　近年來，彈簧的有限元設計方法已進入了實用化階段，出現了不少有實用價值的報告，如螺旋角對彈簧應力的影響;用有限元法計算的應力和疲勞壽命的關系等。
　　圖1-8所示為用現行設計方法計算和有限元法解析應力的比較。對相同結構的彈簧，在相同載荷作用下，從圖中可以看出，有效圈少的或螺旋角大的高應力彈簧的應力，兩種方法得出的結果差別比較大。這是因為隨著螺旋角的增大，加大載荷偏心，使彈簧外徑或橫向變形較大，因而應力比較大。用現行的設計計算方法不能確切地反映，而有限元法則能較為確切地反應出來。
　　彈簧有限元分析方法，在彈簧技術水平較高的國家雖已進入實用化，我國雖有這方面的技術開發，但尚未形成實用模型。
　　另外，在彈簧的設計進程中還引進了優化設計。彈簧的結構較為簡單，功能單純，影響結構和性能的參變量少，所以設計者很早就運用解析法、圖解法或圖解分析法尋求最優設計方案，並取得了一定成效。隨著計算技術的發展，利用計算機進行非線性規劃的優化設計取得了成效(見第10章11節)。
　　可靠性設計是為了保證所設計的產品的可靠性而采用的一系列分析與設計技術，它的功能是在預測和預防產品可能發生故障的基礎上，使所設計的產品達到規定的可靠性目標值，是傳統設計方法的一種補充和完善。彈簧設計在利用可靠性技術方面取得了一定的進展(見第10章12節)，但要進一步完善，需要數據的開發和積累。
　　隨著計算機技術的發展，在國內外編制出各種版本的彈簧設計程序，為彈簧技術人員提供了開發創新的便利條件。應用設計程序完成了設計難度較大的弧形離合器彈簧和鼓形懸架彈簧的開發等。

　　隨著彈簧應用技術的開發，也給設計者提出了很多需要注意和解決的新問題。如材料、強壓和噴丸處理對疲勞性能和松弛性能的影響，設計時難以確切計算，要靠實驗數據來定。又如按現行設計公式求出的圈數，制成的彈簧剛度均比設計剛度值小，需要減小有效圈數，方可達到設計要求。