弹性材料的抗扭性不压于它的抗挠性。希腊帝国时期 (大概是公元前4世纪)发明了用搓成的腱绳或毛绳拉紧的扭簧,用以代替简单的弹簧来加强石和抛石机的威力。这时人们开始认识到,金属比木头、角质或任何这类有机物质的弹性更大。菲洛 (其写作年代约为公元前200年)把它作为一项新发现来进行介绍。他估计读者是难以置信的。凯尔特人和西班牙人的剑的弹性,引起了他的亚历山大城的前辈的注意。此等弹簧为因应不同环境须要,承制厂商以手工或专用机械生产,全部是订制品且价格依数量而定,基本样品费是少不了。为了弄清楚剑为什么有弹性,他们进行了许多实验。结果他的师傅克特西比发明了抛石机,抛石机的弹簧是用弯曲的青铜板作成的——实际上是早的片簧;菲洛本人又进一步改进了这些抛石机。富有创造性的克特西比在发明这种抛石机后,又想出了另一种抛石机—一它利用汽缸内空气在受压的情况下产生的弹性工作。
弹簧很早很早之前就有应用了,古代的弓和就是两种广义上的弹簧。弹簧的发明家严格意义上应该是英国科学家胡克(RobertHooke),虽然那时螺旋压缩弹簧已经出现并广泛使用,但胡克提出了“胡克定律”——弹簧的伸长量与所受的力的大小成正比,正是根据这一原理,1776年,使用螺旋压缩弹簧的弹簧秤问世。不锈钢小弹簧应制作而成强力或抛光处理,以提升弹簧的承载能力和表面光洁度。不久,根据这一原理制作的钟表使用的弹簧也被胡克本人发明出来。
而符合“胡克定律”的弹簧才是真正意义上的弹簧。碟形弹簧是法国人贝勒维尔发明的,是用金属板料或锻压坯料而成的截锥形截面的垫圈式弹簧。弹簧表面处理延长使用时间与酸性或盐类溶液接触,这类溶液都是电解质,由于弹簧表面的缺陷或杂质等原因而形成电位差不同的电极以致弹簧不断受到电解腐蚀。在近代工业出现之后,除了碟形弹簧之外还出现了簧、橡胶弹簧、涡卷弹簧、模具弹簧、不锈簧、空簧、记忆合金弹簧等新型弹簧。
波形弹簧疲倦失效的预防
下面是波形弹簧负荷、应力计算公式,我们能够经过公式将波形弹簧应力设计在低应力状态下运用,波形弹簧疲倦失效就不明显了。
(1) 单层波形弹簧计算公式:f=PKDm/Ebt3N4*ID/OD S=3IIPDm/4bt2N2 ;
(2)多层串联式或称峰对峰式波形弹簧计算公式;f=PKDm3Z/Ebt3N4*ID/OD ; S=3IIPDm/4bt2N2 ;
(3)多层叠峰式也称嵌套式或称并联式波形弹簧计算公式;F=PKDm3/Ebt3N4Z*IDOD ; S=3IIPDm/4bt2N2Z ;
(4) 式中: f=位移; P=负荷; K=多圈系数; Dm=平均直径;Z=圈数; E=弹性模量; b=材料宽度; t=材料厚度;N=波数; ID=内圆直径;OD=外圆直径; S=弯曲应力;