鋼板彈簧斷裂問題研究

王曉軍

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鋼板彈簧斷裂問題研究

王曉軍

（安徽江淮汽車集團股份有限公司技術中心，安徽 合肥 230601）

文章以某輕型商用車傳統鋼板彈簧懸架開發過程中通常會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各片所受應力進行分析，找出根本原因，給出解決問題的方法。

鋼板彈簧；斷裂；應力突變；間隙

前言

在開發輕型商用車后鋼板彈簧懸架時，整車需經過嚴苛的強化路驗證，試驗過程中通常會遇到鋼板彈簧（下文統一稱板簧）斷裂問題，嚴重影響開發進度。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、副簧剛度漸變結構，其中主簧3片，副簧2片。

圖1 鋼板彈簧結構圖

1 原因分析

對板簧的硬度、材質及斷口的金相進行分析，均未發現問題。對板簧斷裂位置和斷裂頻次進行統計發現，板簧斷裂主要集中在主簧第3片靠近第4片末端處。

圖2 板簧斷裂位置統計

1.1 板簧應力計算

板簧受力可以簡化為懸臂梁，得出計算公式。

圖3 板簧簡化受力模型

根據梁的受力，可以分別得出各片端部及接觸點處的應力，得出應力圖。

1.2 潛在因素排查

由應力分布圖可以看出，第3、4片接觸處應力不應為最大值，需要從其他方向進行排查。根據板簧斷裂關聯圖，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

圖6 板簧3、4片接觸間隙測量

圖7 板簧CAE應力分析

最終經過排查，發現3、4片板簧接觸處間隙存在波動。發現此問題后，對數模按現狀進行調整，進行CAE分析，結果表明應力最大位置位于第3、4片接觸處，得出的結論與實際情況一致，從而得出了斷裂的具體原因。

2 改進措施

2.1 調整副簧弧高要求

由于為了實現板簧剛度隨載荷變化而變化，主、副簧在受力時逐漸貼合，從而產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，設計進行調整，將副簧由正弧高調整為負弧高。

圖8 板簧副簧弧高調整前后對比

2.2 增加在線檢測弧高間隙工藝

增加板簧3、4片間隙檢測工藝，避免出現間隙突變情況，進一步消除存在的風險。

圖9 板簧3、4片間隙檢測結果

3 結束語

通過對板簧受力模型進行簡化分析，初步鎖定存在問題的方向，通過關聯圖進一步排查得出潛在要因，通過故障再現鎖定具體原因，并針對問題制定了改進措施，取得了良好的效果，并對后續項目的開發提供了借鑒和參考。

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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股份有限公司，研究方向為底盤、動力系統零部件開發與匹配。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.24.039