龔桂華

摘 要：對于前雨刮刮臂總成的性能而言，刮臂壓力衰減量是重要性能之一，各大汽車主車廠對雨刮臂壓力衰減量都有明確要求。我司早期項目確實存在刮臂壓力衰減量過大的問題。后來經(jīng)過不斷驗證，通過調整彈簧彈簧材料和改進彈簧結構，最終解決了刮臂壓力衰減量過大問題，保證了刮臂總成的性能。

關鍵詞：刮臂壓力;彈簧壽命;衰減;琴鋼絲

1 引言

刮臂壓力衰減是衡量刮臂耐久性能的重要指標之一。刮臂壓力衰減過大，將嚴重影響刮片的刮刷效果，甚至可能導致漏刮。尤其是駕駛側刮臂，由于其彈簧工作載荷較大，更容易出現(xiàn)刮臂壓力衰減量過大問題。目前國內主流車企要求在150萬刮刷循環(huán)后，刮臂壓力的衰減量必須≤10%。而我司早期的部分雨刮項目，在150萬循環(huán)駕駛側刮臂壓力衰減量達到了23%，無法滿足主車廠對刮臂壓力衰減量的要求。

2 70C彈簧性能核算

3 彈簧改進方案

我們對現(xiàn)有70C材料彈簧進行校核后發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有彈簧可以滿足彈簧的最大拉伸量要求，但是無法滿足使用壽命的要求。經(jīng)過長時間使用后，彈簧拉力將大幅度減弱，無法滿足彈簧耐久性能要求，因此必須對彈簧進行改進。

結合式（2）及（3）可知，對于彈簧的壽命性能，彈簧材料的線徑d，彈簧中徑D和彈簧材料的抗拉強度σb是三個關鍵的影響因素。在彈簧工作載荷Fn一定的前提下，彈簧直徑d越大，彈簧中徑D越小，彈簧材料的抗拉強度σb越大，則彈簧的壽命性能越好。

由于彈簧成型機的加工能力和工裝所限，我司現(xiàn)有彈簧成型機只能加工彈簧線徑d≤φ3mm的彈簧，且彈簧中徑D≥3d（3為彈簧的繞旋比C，C=D/d，C值越小，彈簧纏繞則越困難），而現(xiàn)有彈簧已經(jīng)達到了線徑極限，彈簧中徑接近極限值，沒有太多的優(yōu)化空間。由于現(xiàn)有加工設備和加工工藝所限，為了滿足彈簧的壽命要求，必須使用新的高抗拉強度的彈簧材料來加工彈簧。

通過計算：當彈簧線徑d=φ3mm，彈簧中徑D=9mm時，為滿足Fn<0.8Fs，必須σb>1911.3MPa。通過查閱各種彈簧材料標準，決定選用φ3mm琴鋼絲作為新彈簧的材料，見表1。

4 琴鋼絲彈簧性能核算

5 試驗驗證

根據(jù)新設計的彈簧參數(shù)，我們使用φ3mm的琴鋼絲加工了新的彈簧，然后重新進行壽命試驗，試驗結果如下，見表2：

采用琴鋼絲材料的新彈簧，刮臂在經(jīng)過150萬工作循環(huán)的耐久試驗后，其刮臂壓力的衰減量為3%～5%之間，完全滿足主車廠對刮臂壓力衰減性能要求。

6 結語

通過調整彈簧的結構參數(shù)和材料，可以大幅度的提高彈簧的抗衰減性能。琴鋼絲材料由于其高抗拉強度，徹底解決了刮臂壓力衰減問題。目前該新材料彈簧已經(jīng)作為我司標準化彈簧在其他項目中進行了推廣，保證了前雨刮刮臂的壓力衰減性能。

參考文獻：

[1]徐灝主編.新編機械設計師手冊（上冊）.機械工業(yè)出版社，1995.