縮小 
在設(shè)計(jì)彈簧時(shí)，材料的強(qiáng)度是有限的,。有些特殊環(huán)境又不能變通,，往往軸向空間大，直徑方向狹小,。為了達(dá)到目的,，應(yīng)力水平的提高必須采用特殊的工藝手段。這類彈簧稱之為高應(yīng)力彈簧,，這里高應(yīng)力的含義是應(yīng)力已經(jīng)高于屈服極限了,，只有采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)才能達(dá)到要求。研究這類彈簧的機(jī)構(gòu)很分散,，實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒(méi)有共同的統(tǒng)計(jì)和計(jì)算方法,，學(xué)習(xí)起來(lái)不容易掌握，不便于普及,。英國(guó)的一位專家在《SPINGS》1990年5月發(fā)表了優(yōu)秀的文章,，精辟地描述了全過(guò)程，現(xiàn)編譯如下,，供設(shè)計(jì)高應(yīng)力彈簧使用,。
從理論上說(shuō)，各種彈簧都可以采用預(yù)應(yīng)力方法,。但實(shí)踐中都是在壓簧中采用,。簡(jiǎn)單地說(shuō)就是經(jīng)過(guò)強(qiáng)壓處理。在強(qiáng)壓處理的工藝過(guò)程中有幾個(gè)概念需要說(shuō)明一下：
⑴ 壓閉后壓閉應(yīng)力——這是指彈簧在壓閉處理后,，在壓閉位置附近可獲得的******應(yīng)力,，也就是設(shè)計(jì)需要達(dá)到的應(yīng)力。它和抗拉強(qiáng)度的比值就是圖1中的縱坐標(biāo),。比值的范圍在85%以內(nèi),。而普通彈簧的比值均小于50%。原因是扭轉(zhuǎn)屈服強(qiáng)度是拉伸屈服強(qiáng)度的50%左右,。
⑵壓閉前壓閉應(yīng)力——這是指彈簧在壓閉前,，從自由長(zhǎng)度壓到壓閉高度的應(yīng)力的變化范圍，是一個(gè)計(jì)算值,。它和強(qiáng)度的比值高達(dá)130%,，實(shí)際上超過(guò)50%就開(kāi)始屈服了。力和應(yīng)力都不能達(dá)到,。在圖1中局勢(shì)橫坐標(biāo),。這個(gè)變化就是達(dá)到預(yù)應(yīng)力的過(guò)程,。
過(guò)程如下：
1．按照原始空間計(jì)算出應(yīng)力，應(yīng)力與抗拉強(qiáng)度的比值一定大于50%,，在圖1的縱坐標(biāo)上找到壓閉后壓閉應(yīng)力/抗拉強(qiáng)度的位置,，水平向右找到與旋繞比C的交點(diǎn)，再?gòu)脑擖c(diǎn)垂直向下,，讀出橫坐標(biāo)上的數(shù)值,。這個(gè)數(shù)值就是壓閉前的壓閉應(yīng)力/抗拉強(qiáng)度，它的數(shù)值可能會(huì)超過(guò)抗拉強(qiáng)度,，這沒(méi)有關(guān)系,。
2．原始的壓閉行程是已知的，即自由長(zhǎng)度減去壓閉長(zhǎng)度,。
3．通過(guò)這個(gè)數(shù)值就可以獲得壓閉前行程,。壓閉前壓閉應(yīng)力∶壓閉后壓閉應(yīng)力=壓閉前行程∶壓閉后行程。
4．壓閉前的自由高度等于壓閉高度+壓閉前行程,，需要磨平的要再加上端圈的厚度。卷制的高度就完成了,。
5．壓閉的次數(shù)通過(guò)圖2查出,，多壓幾次沒(méi)關(guān)系，不能少,。首先在橫坐標(biāo)上找到壓閉前壓閉應(yīng)力/抗拉強(qiáng)度的對(duì)應(yīng)點(diǎn),，向上與旋繞比C的坐標(biāo)相交，以這個(gè)交點(diǎn)水平向左與縱坐標(biāo)相交,，得到的數(shù)值就是壓閉次數(shù),，非整數(shù)時(shí)向上湊整。也可通過(guò)公式A計(jì)算
壓閉次數(shù)=0.86(壓閉前應(yīng)力/抗拉強(qiáng)度-0.2)（C+4.3） (A)
設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力彈簧一定是空間有限,，常規(guī)設(shè)計(jì)方法無(wú)法實(shí)現(xiàn),。首先應(yīng)該確定達(dá)到多大的預(yù)應(yīng)力就可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)。
圖 1
從圖中可以看出幾個(gè)特點(diǎn)：
⑴ 圖中橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)都是τ/σb,，壓縮彈簧截面上承受剪應(yīng)力,，屈服強(qiáng)度是τs，τs/σb在0.5～0.6之間,，圖中縱坐標(biāo)的壓閉后應(yīng)力比******為0.85(C=4),。
⑵ 需要更高的應(yīng)力，就要減小旋繞比C,，C過(guò)小行程就小,，就要多加圈數(shù)，圈數(shù)太多高度就高,，必要時(shí)還要加導(dǎo)向部分,。
⑶ 圖中數(shù)據(jù)選用的是冷拉線材,。
⑷ 應(yīng)盡量選擇強(qiáng)度高、屈強(qiáng)比高的材料
圖2
現(xiàn)舉一實(shí)例,，說(shuō)明計(jì)算過(guò)程（原文數(shù)據(jù)不變）：
線徑 = 3mm
外徑 = 21.49mm
自由長(zhǎng)度 = 70mm(磨平后)
總?cè)?shù) = 11.52
壓閉應(yīng)力(τ) = 1015 N/mm2（壓閉后）
材料強(qiáng)度(σb) = 1450 N/mm2
旋繞比 = 6.16
計(jì)算過(guò)程：
⑴ τ/σb = 1015/1045 = 0.7 = 70%
⑵ 使用圖1,，查壓閉前應(yīng)力比得出97%
⑶ 計(jì)算原始?jí)洪]行程 70mm-（11.52×3mm）= 35.44mm
⑷ 計(jì)算強(qiáng)壓前壓閉行程 35.44mm×97/70 = 49.11mm
⑸ 計(jì)算強(qiáng)壓前自由長(zhǎng)度 49.11mm+(11.52×3mm)= 83.67mm
⑹ 計(jì)算磨端面前的自由長(zhǎng)度 83.67+3 = 86.67mm
⑺ 壓閉次數(shù) = 7
以上方法是針對(duì)高應(yīng)力壓縮彈簧的設(shè)計(jì)過(guò)程，完成了性能指標(biāo)的設(shè)計(jì),，對(duì)于靜載荷的彈簧,，已經(jīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。動(dòng)載荷采用高應(yīng)力彈簧松弛率比較高,，不宜采用,。