钢板弹簧断裂问题研究

王晓军



钢板弹簧断裂问题研究

王晓军

（安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心，安徽 合肥 230601）

文章以某轻型商用车传统钢板弹簧悬架开发过程中通常会遇到的断裂问题入手，综合分析板簧断裂的原因，建立板簧各片受力模型并对各片所受应力进行分析，找出根本原因，给出解决问题的方法。

钢板弹簧；断裂；应力突变；间隙

前言

在开发轻型商用车后钢板弹簧悬架时，整车需经过严苛的强化路验证，试验过程中通常会遇到钢板弹簧（下文统一称板簧）断裂问题，严重影响开发进度。本文以一种轻型商用车板簧为例，分析板簧断裂的原因，给出解决方法。此板簧为主、副簧刚度渐变结构，其中主簧3片，副簧2片。

图1 钢板弹簧结构图

1 原因分析

对板簧的硬度、材质及断口的金相进行分析，均未发现问题。对板簧断裂位置和断裂频次进行统计发现，板簧断裂主要集中在主簧第3片靠近第4片末端处。

图2 板簧断裂位置统计

1.1 板簧应力计算

板簧受力可以简化为悬臂梁，得出计算公式。

图3 板簧简化受力模型

根据梁的受力，可以分别得出各片端部及接触点处的应力，得出应力图。

1.2 潜在因素排查

由应力分布图可以看出，第3、4片接触处应力不应为最大值，需要从其他方向进行排查。根据板簧断裂关联图，可以得出可能引起3、4片接触处断裂的潜在因素。

表1 板簧断裂潜在原因

1.3 最终原因确认

图6 板簧3、4片接触间隙测量

图7 板簧CAE应力分析

最终经过排查，发现3、4片板簧接触处间隙存在波动。发现此问题后，对数模按现状进行调整，进行CAE分析，结果表明应力最大位置位于第3、4片接触处，得出的结论与实际情况一致，从而得出了断裂的具体原因。

2 改进措施

2.1 调整副簧弧高要求

由于为了实现板簧刚度随载荷变化而变化，主、副簧在受力时逐渐贴合，从而产生板簧刚度渐变的效果，副簧第4片与主簧第3片的弧高不一致，再加之端部有切角和推拔工艺，从而造成接触间隙不均匀。为了消除此问题，设计进行调整，将副簧由正弧高调整为负弧高。

图8 板簧副簧弧高调整前后对比

2.2 增加在线检测弧高间隙工艺

增加板簧3、4片间隙检测工艺，避免出现间隙突变情况，进一步消除存在的风险。

图9 板簧3、4片间隙检测结果

3 结束语

通过对板簧受力模型进行简化分析，初步锁定存在问题的方向，通过关联图进一步排查得出潜在要因，通过故障再现锁定具体原因，并针对问题制定了改进措施，取得了良好的效果，并对后续项目的开发提供了借鉴和参考。

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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

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1671-7988(2018)24-109-02

U462

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1671-7988(2018)24-109-02

U462

王晓军，男，工程师，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司，研究方向为底盘、动力系统零部件开发与匹配。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.24.039