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产品类型：波形弹簧
工程技术领域：疲劳断裂与寿命评估
在波形弹簧的动态疲劳评估中，必须构建以平均应力 $\sigma_m$ 为横坐标、应力幅 $\sigma_a$ 为纵坐标的 $Goodman$ 关系图。公式定义为 $\frac{\sigma_a}{S_e} + \frac{\sigma_m}{S_u} = \frac{1}{n}$，其中 $S_e$ 为材料的疲劳极限，$S_u$ 为抗拉强度。对于变速箱波形弹簧，设计点 $( \sigma_m, \sigma_a )$ 必须严格落在由安全系数 $n ≥ 1.5$ 确定的安全边界内。在计算应力时，需考虑波峰处的极大拉应力 $\sigma_{max} = \frac{6PDk_f}{ntb^2}$。若工作循环频率极高，还需修正 $S_e$ 以考虑工作温度对弹性模量 $E$ 的折减效应。当应力幅超过疲劳极限时，微观裂纹会从波峰内径处的应力集中点萌生，导致弹簧在未达到 $100$ 万次循环前发生早期断裂。
关键控制指标参数：Goodman 安全系数 $n$ / 疲劳极限 $S_e$
