螺旋弹簧冷绕成形过程中的各种参数对弹簧回弹量影响很大。通过对螺旋弹簧冷绕成形及回弹过程的分析,基于大型非线性有限元分析软件ABAQUS 6.8,建立了螺旋弹簧冷绕成形及回弹的有限元计算模型。计算了成形过程中不同张力大小、不同芯轴直径与簧丝直径的比值及不同绕簧节距对弹簧回弹量的影响和回弹后弹簧中径各节点位移的变化。仿真分析表明张力大小对回弹影响很大,张力越大,成形过程中簧丝的内应力越稳定且内应力也越大,簧丝截面内塑性区域所占比重越大,回弹量越小;当簧丝直径一定时,芯轴直径越大,即芯轴直径与簧丝直径的比值越大,回弹量越大;当芯轴直径一定时,簧丝直径越小,横截面的内应力越大,回弹量越小;绕簧节距越大,簧丝内应力越不稳定,平均内应力越小,回弹量越大也越不稳定;回弹后弹簧中径和节距显著增大,弹簧应力由卡盘连接处开始慢慢减小。
根据多股螺旋弹簧钢丝中心曲线和弹簧中心曲线的缠绕关系,建立了基于微分几何学的单股钢丝中心曲线的几何方程,并推导了曲线方程曲率和挠率等参数的表达式。采用MATLAB软件,以压缩弹簧和拉伸弹簧为例,对钢索拧角参数取值相同和取值不同的两种情况下曲率和挠率的变化过程和规律进行了分析。结果表明,曲率的差异影响多股螺旋弹簧的应力应变,钢索拧角取值影响多股螺旋弹簧的刚度。
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