王曉軍

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鋼板彈簧斷裂問題研究

王曉軍

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

文章以某輕型商用車傳統(tǒng)鋼板彈簧懸架開發(fā)過程中通常會(huì)遇到的斷裂問題入手，綜合分析板簧斷裂的原因，建立板簧各片受力模型并對(duì)各片所受應(yīng)力進(jìn)行分析，找出根本原因，給出解決問題的方法。

鋼板彈簧；斷裂；應(yīng)力突變；間隙

前言

在開發(fā)輕型商用車后鋼板彈簧懸架時(shí)，整車需經(jīng)過嚴(yán)苛的強(qiáng)化路驗(yàn)證，試驗(yàn)過程中通常會(huì)遇到鋼板彈簧（下文統(tǒng)一稱板簧）斷裂問題，嚴(yán)重影響開發(fā)進(jìn)度。本文以一種輕型商用車板簧為例，分析板簧斷裂的原因，給出解決方法。此板簧為主、副簧剛度漸變結(jié)構(gòu)，其中主簧3片，副簧2片。

圖1 鋼板彈簧結(jié)構(gòu)圖

1 原因分析

對(duì)板簧的硬度、材質(zhì)及斷口的金相進(jìn)行分析，均未發(fā)現(xiàn)問題。對(duì)板簧斷裂位置和斷裂頻次進(jìn)行統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，板簧斷裂主要集中在主簧第3片靠近第4片末端處。

圖2 板簧斷裂位置統(tǒng)計(jì)

1.1 板簧應(yīng)力計(jì)算

板簧受力可以簡(jiǎn)化為懸臂梁，得出計(jì)算公式。

圖3 板簧簡(jiǎn)化受力模型

根據(jù)梁的受力，可以分別得出各片端部及接觸點(diǎn)處的應(yīng)力，得出應(yīng)力圖。

1.2 潛在因素排查

由應(yīng)力分布圖可以看出，第3、4片接觸處應(yīng)力不應(yīng)為最大值，需要從其他方向進(jìn)行排查。根據(jù)板簧斷裂關(guān)聯(lián)圖，可以得出可能引起3、4片接觸處斷裂的潛在因素。

表1 板簧斷裂潛在原因

1.3 最終原因確認(rèn)

圖6 板簧3、4片接觸間隙測(cè)量

圖7 板簧CAE應(yīng)力分析

最終經(jīng)過排查，發(fā)現(xiàn)3、4片板簧接觸處間隙存在波動(dòng)。發(fā)現(xiàn)此問題后，對(duì)數(shù)模按現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)行CAE分析，結(jié)果表明應(yīng)力最大位置位于第3、4片接觸處，得出的結(jié)論與實(shí)際情況一致，從而得出了斷裂的具體原因。

2 改進(jìn)措施

2.1 調(diào)整副簧弧高要求

由于為了實(shí)現(xiàn)板簧剛度隨載荷變化而變化，主、副簧在受力時(shí)逐漸貼合，從而產(chǎn)生板簧剛度漸變的效果，副簧第4片與主簧第3片的弧高不一致，再加之端部有切角和推拔工藝，從而造成接觸間隙不均勻。為了消除此問題，設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整，將副簧由正弧高調(diào)整為負(fù)弧高。

圖8 板簧副簧弧高調(diào)整前后對(duì)比

2.2 增加在線檢測(cè)弧高間隙工藝

增加板簧3、4片間隙檢測(cè)工藝，避免出現(xiàn)間隙突變情況，進(jìn)一步消除存在的風(fēng)險(xiǎn)。

圖9 板簧3、4片間隙檢測(cè)結(jié)果

3 結(jié)束語(yǔ)

通過對(duì)板簧受力模型進(jìn)行簡(jiǎn)化分析，初步鎖定存在問題的方向，通過關(guān)聯(lián)圖進(jìn)一步排查得出潛在要因，通過故障再現(xiàn)鎖定具體原因，并針對(duì)問題制定了改進(jìn)措施，取得了良好的效果，并對(duì)后續(xù)項(xiàng)目的開發(fā)提供了借鑒和參考。

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Research on the fracture problem of leaf spring

Wang Xiaojun

( Technology Center of Anhui Jianghuai Automobile Group Co., Ltd., Anhui Hefei 230601)

This paper starts with the fracture problems which often occur in the developing process of a certain conventional leaf spring suspension for light commercial vehicles, comprehensively analyzes the causes of leaf spring fracture, establishes force models and analyzes the stress on each piece of leaf spring, so as to find out the primary causes and ways to solve the problems.

leaf spring;fracture;sudden stress change;clearance

A

1671-7988(2018)24-109-02

U462

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1671-7988(2018)24-109-02

U462

王曉軍，男，工程師，就職于安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，研究方向?yàn)榈妆P、動(dòng)力系統(tǒng)零部件開發(fā)與匹配。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.24.039