影响钢板弹簧使用寿命的原因分析

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板弹簧疲劳断裂原因的分析与改进措施

BL客车后钢板弹簧疲劳断裂原因的分析与改进措施田洪森(机电系,北京100044)摘要:本文通过对BL客车后钢板弹簧断裂断口形状、设计应力、原材料及理化性能等方面的分析,找出造成钢板弹簧疲劳断裂的原因,提出了改进的措施,使该钢板弹簧的疲劳寿命达到日本五十铃公司标准的要求。

关键词:钢板弹簧;疲劳断裂;原因分析;改进措施1问题的提出BL客车是对日本五十铃公司BE22客车技术引进、吸收、消化后的一种轻型客车,该客车后悬挂弹性元件是一变刚度钢板弹簧,该种钢板弹簧的优点是在客车空载、满载状态下呈非线性状态,即悬挂在客车空载、满载状态下接近等频性,从而可以提高客车的平顺性,乘客乘坐舒适性,本文通过分析BL客车后钢板弹簧在设计、试制、试验过程中出现非正常疲劳断裂原因分析,提出了改进措施,使其达到了日本五十铃公司BE22客车后钢板弹簧疲劳寿命的标准要求。

2 BL客车后钢板弹簧的结构BL客车后钢板弹簧为一多片半椭圆形且由主、副簧组成的变刚度钢板弹簧,总片数为12片,其中主簧9片,副簧3片,主片片厚为10mm,其余片厚为9mm,采用的弹簧钢为60Si2Mn,其中3～9片端部压延,使钢板弹簧接近等应力梁。

3 BL后钢板弹簧疲劳试验情况3.1 试验标准:按五十铃公司提供的BE22客车后钢板弹簧疲劳寿命试验标准执行即: 1)按实车状态夹紧;2)变形中心:Fa=58.5mm,Fmax=137mm(2.5G),Fmin=20mm;3)振动频率:60-120cpm;4)从产品中随机抽取三架钢板弹簧;5)疲劳寿命:疲劳循环次数3≥20万次。

3.2 试验设备:钢板弹簧疲劳试验机。

3.3 疲劳寿命试验结果如下:4对钢板弹簧疲劳断裂原因分析根据以上试验结果可以看出,疲劳断裂的簧片均在第7片且同在钢板弹簧的大卷耳端,且位置距钢板弹簧中心螺栓距离也差别不大(138、142、150),说明该钢板弹簧在此处存在规律性疲劳断裂源,而非偶然原因造成的,下面根据疲劳断裂试验结果及设计、生产过程对钢板弹簧疲劳断裂的原因进行分析。

影响扭簧疲劳寿命的关键因素

影响扭簧疲劳的关键因素我们在加工扭簧时，必须要考虑几个影响它寿命的重要因素：一、原料的钢号和产地。

弹簧钢的种类有很多，其中抗疲劳性能较好的钢号有：重要用途碳素弹簧钢丝（如琴钢线，T9A等）、油淬火-回火弹簧钢丝（如VDCrSi）、合金弹簧钢（50CrVA）；这些材料的抗疲劳特性是值得肯定的，一般小于2.0mm直径的弹簧，我们多采用重要用途碳素钢，大于2.0mm直径的弹簧，一般采用后两种材料。

另外，除了钢号的选择，钢材自身的产地也是相当重要的，国内钢材比较好的有宝钢、武钢等知名钢厂；国外也有非常优秀的弹簧钢，如德国、日本和韩国等国家生产的弹簧钢，首先设计或制造一种扭簧，其疲劳寿命至关因素即是胚料。

二、加工工艺谈到加工工艺，首先应考虑到成形技术、退火工艺和喷丸强度，另外还可以增加一些辅助工序，如添加润滑油等。

成形技术方面，现在应用比较广泛的是有芯卷制，可以参阅《弹簧手册》，里面有细致的介绍，其中成形设备也是相当关键，个人觉得转线机这种设备制作扭簧是非常理想的设备，主要原因是它在成形扭簧时，可以同步弹簧线向旋转，我们一般弹簧成形设备，送线和卷制是分开控制的，所以在成形时，无法解决弹簧线扭转，如果是圆线，还勉强可以成形，若是方线或非圆形线材，是无法成形扭簧的。

重点问题是，这种能同步线向旋转的转线机，更能减少成形对线材内部结构的伤害，从而保证成形出的扭簧寿命更加长一些。

三、退火温度与时间。

退火，是一种消除扭簧内部应力的工艺方法，它的作用效果主要有温度和时间两个因素决定。

由于扭簧经弹簧机外力作用成形，其内部应力失去平衡，我们需借用退火工艺来消除它内部的大部分应力，对扭簧的性能也起优化作用。

当然，退火工艺不仅仅是这么简单，对于不同钢号、不同钢胚和不同直径的弹簧钢，都需要用不同的退火温度和时间，我们在定温度和时间的时候，首先要接近钢材拉线后的退火温度，而时间一般不用太久，一般都在10-40分钟内，具体看弹簧线直径大小。

钢板弹簧折断原因及提高使用寿命的措施

映为钢板片自由状态弧高减小。对弧高不符合技术要求的钢板，应进行热处理修复。在热处理淬火后，要求钢板弧高有一定高度，热处理后使钢板具有一定弹性和硬度。有条件时，应对钢板进行喷丸处理，用高速的钢丸打击钢板凹表面，可显著提高钢板弹簧的使用寿命。检查钢板弧高或在热处理淬火时，注意钢板弹簧各片的曲率半径应不同。钢板弹簧主片曲率半径最大，往下各片，曲率半径逐渐减小。这样，装配后，主片预先受到向下弯曲力，使曲率半径减小，也就是主片有了预应力，上表面受压，下表面受拉。而钢板弹簧工作时，是上表面受拉，下表面受压，预应力就可抵消部分工作应力，使主片使用寿命增加。钢板弹簧进行表面喷丸处理也是这个道理。将钢板在冷状态下进行整形来恢复弧高，是暂时性的，因为钢板不经过热处理，弹性没有真正恢复，所以使用不久，弧高将会减少。４．提高钢板弹簧使用寿命的措施钢板弹簧由于在轧压扁钢带、弯卷耳、热处理以及搬运过程中，在其表面上留有裂纹、折叠、凹痕及锈斑等缺陷，促使钢板弹簧表面在受负荷时应力集中，耐疲劳极限大大降低，引起早期损坏。为了提高钢板弹簧的使用寿命，在制造上和使用维护上应采取如下措施。（１）钢板弹簧表面要有残余压应力。钢板弹簧由于农用运输车行驶在不平道路上跳动和材料表面上的缺陷，因而表面上受拉应力的作用，应力集中时产生疲劳损坏。为了提高其耐疲劳极限，必须使钢板弹簧表面上有残余压应力，这样可以降低表面所产生的拉应力。在制造钢板弹簧时，经热处理后，其凹面要进行喷丸处理，这样可以消除钢板弹簧表面上留有的裂痕、折叠、凹痕和锈斑等缺陷，并使它的表面形成一层挤压应力的表皮，具有较高的交变强度。喷丸处理的具体工艺在操作上又分为一般喷丸与应力喷丸两种方式。一般喷丸处理时，钢板弹簧是自由状态下，用喷丸打击钢板的凹面，使表面产生预压应力。而应力喷丸处理时，是使钢板在一定的作用力下预先弯曲，然后再对凹面进行喷丸。（２）防止钢板弹簧表面腐蚀。钢板弹簧由于农用运输车行驶在不平、泥泞、灰沙道路上，经常在交变应力下工作和受到腐蚀性物质的侵袭，表面上的氧化膜受到交变应力作用而破裂成很细小的裂痕，于是，腐蚀的物质在裂痕中加剧扩展，从而引起钢板弹簧表面的锈斑等缺陷，促使应力集中，这样，又加剧了循环应力的作用。所以，在交变应力和腐蚀作用的影响下，使钢板弹簧因疲劳极限大大降低而产生早期损坏。因此，在使用维护上应注意防止钢板弹簧表面的腐蚀。

弹簧力衰减因素

弹簧力衰减因素弹簧是一种常见的机械零件，它广泛应用于机械、工业、汽车、电子等领域。

弹簧具有弹性，可以储存能量，实现机械运动的平稳与稳定。

然而，弹簧在长期使用过程中，会因为各种因素而产生力衰减，影响其使用寿命以及准确性，因此研究弹簧力衰减因素对于提高弹簧的性能和使用寿命具有重要的意义。

1.材料因素材料是影响弹簧力衰减的最重要的因素之一。

弹簧的材料通常采用高碳钢、合金钢等材料。

这些材料的弹性和韧性都很好，可以储存和释放能量，保证弹簧的弹性能力。

然而，如果弹簧材料存在质量问题或者使用寿命过长，就会产生材料的劣化和老化，导致弹簧的变形或者断裂，进而导致弹簧的力衰减。

2.弹簧直径弹簧的直径会直接影响弹簧的弹性。

通常来说，直径越大的弹簧，弹性越好，弹性能力越强。

然而，当直径过小时，弹簧可能会因为外界压力过大而容易变形，导致弹簧的使用寿命减短，弹性下降，产生力衰减的现象。

3.弹簧长度长度也会对弹簧的弹性产生影响。

当弹簧长度较长时，其弹性也会随之增加。

但是，当长度超出一定范围时，长度的增加就会导致弹簧的强度下降，从而产生力衰减现象。

因此，在弹簧的设计过程中，需要根据具体的应用情况，权衡长度和弹性的关系，选择合适的长度范围。

4.工作温度温度是影响弹簧力衰减的重要因素之一。

当弹簧处于高温环境下时，其材料性能会发生改变，弹性下降，从而产生力衰减的现象。

而当弹簧处于低温环境下时，其材料会变得更加脆弱，容易产生裂纹或者断裂，同样会导致力衰减。

因此，需要合理设计弹簧的材料和结构，在考虑工作温度时做出相应的调整，以保证弹簧的稳定性。

5.载荷弹簧的力衰减与载荷的大小也有关系。

当载荷较大时，弹簧会受到更大的外力，从而产生变形或者延展，导致弹簧的力衰减。

因此，在设计弹簧时需要根据具体的载荷情况，合理设置弹簧的弹性和结构，以确保在承受载荷的同时保持弹簧的弹性能力。

6.使用环境弹簧的使用环境也影响弹簧的使用寿命和力衰减。

例如，弹簧在潮湿的环境下容易生锈，这会导致弹簧材料的劣化和疲劳，从而影响弹簧的稳定性和精度。

钢板弹簧断裂问题研究

钢板弹簧断裂问题研究
钢板弹簧是一种常用的机械弹簧，具有重要的作用。

但是，在长时间使用过程中，弹
簧易发生断裂，对安全和可靠性将造成严重的影响。

因此，钢板弹簧断裂问题的研究具有
重要的意义。

1. 断裂形式
钢板弹簧通常会发生两种断裂形式：疲劳断裂和过载断裂。

疲劳断裂是由于弹簧长期
受重载振动作用，导致弹簧产生裂纹并逐渐扩展，最终导致断裂。

过载断裂则是由于弹簧
在短时间内受到超过其承受范围的负载而导致的断裂。

2. 断裂原因
弹簧的疲劳断裂往往是由于设计不当、材料质量问题或制造工艺不合理造成的。

例如，过小的直径、过低的初始张力或夹紧面积不足等都可能会导致弹簧的疲劳断裂。

过载断裂
的原因则可能是安全阀设置不合理、过载发生时未能及时停机等。

3. 预防方法
为了避免弹簧的断裂，我们可以从以下几个方面进行预防：
（1）合理设计：应根据实际工作负荷选择弹簧的直径、材料和初始张力等参数，并加强弹簧支撑及补强结构设计。

（2）质量控制：对材料进行严格的检测和筛选，确保使用的材料符合要求，同时控制弹簧制造过程中的工艺参数，保证每一只弹簧的品质稳定。

（3）维护保养：定期检查弹簧的使用状况，发现异常及时处理。

特别是在高温、潮湿、腐蚀等环境下，应更加重视弹簧的保养。

4. 结论
钢板弹簧的断裂会给工程师带来安全和可靠性的隐患。

因此，在设计、制造和维护过
程中需要注意弹簧的使用条件，严格执行相关的规范和与之相应的标准，避免断裂问题的
发生。

同时，也需要提高制造工艺和质量管理水平，确保弹簧的品质和寿命符合设计要
求。

弹簧失效的原因分析

弹簧失效的原因分析弹簧失效的原因分析弹簧失效的原因分析一、佛山弹簧分解弹簧永久变形及其影响因素弹簧的永久变形是弹簧失效的主要原因之一弹簧的永久变形，会使弹簧的变形或负荷超出公差范围，而影响机器设备的正常工作。

检查弹簧永久变形的方法1.快速高温强压处理检查弹簧永久变形：是把弹簧压缩到一定高度或全部并紧，然后放在开水中或温箱保持10～60分钟，再拿出来卸载，检查其自由高度和给定工作高度下的工作载荷。

2.长时间的室温强压处理检查弹簧永久变形：是在室温下，将弹簧压缩或压并若干天，然后卸载，检查其自由高度和给定工作高度下的工作载荷。

二、弹簧断裂及其影响因素弹簧的断裂破坏也是弹簧的主要失效形式之一弹簧断裂形式可分为；疲劳断裂，环境破坏（氢脆或应力腐蚀断裂）及过载断裂。

弹簧的疲劳断裂：弹簧的疲劳断裂原因：属于设计错误，材料缺陷，制造不当及工作环境恶劣等因素。

疲劳裂纹往往起源于弹簧的高应力区，如拉伸弹簧的钩环、压缩弹簧的内表面、压缩弹簧（两端面加工的压缩弹簧）的两端面。

受力状态对疲劳寿命的影响（a）恒定载荷状态下工作的弹簧比恒定位移条件下工作的弹簧，其疲劳寿命短得多。

（b）受单向载荷的弹簧比受双向载荷的弹簧的疲劳寿命要长得多。

（c）载荷振幅较大的弹簧比载荷振幅较少的弹簧的疲劳寿命要短得多。

腐蚀疲劳和摩擦疲劳腐蚀疲劳：在腐蚀条件下，弹簧材料的疲劳强度显著降低，弹簧的疲劳寿命也大大缩短。

摩擦疲劳：由于摩擦磨损产生细微的裂纹而导致破坏的现象叫摩擦疲劳。

弹簧过载断裂弹簧的外加载荷超过弹簧危险截面所有承受的极限应力时，弹簧将发生断裂，这种断裂称为过载断裂。

过载断裂的形式(a)强裂弯曲引起的断裂; (b)冲击载荷引起的断裂; (c)偏心载荷引起的断裂佛山弹簧后处理的缺陷原因及防止措施缺陷一：脱碳对弹簧性能影响：疲劳寿命低缺陷产生原因：1、空气炉加热淬火未保护气2、盐浴脱氧不彻底防止措施：1、空气炉加热淬火应通保护气或滴有机溶液保护：盐浴炉加热时，盐浴应脱氧，杂质BAO质量分数小于0.2％。

弹簧的失效分析与预防~参考！

弹簧的失效分析与预防~参考！弹簧是一般机械不可缺少的零件，它在工作过程中起到缓冲平衡、储存能量、自动控制、回位定位、安全保险等作用。

弹簧在使用过程中常因各种原因导致失效而引起机械故障。

为此，有必要讨论引起弹簧失效的原因及预防措施。

导致弹簧失效的主要因素有材料缺陷，加工制造缺陷，热处理不当，表面处理不当，工作环境因素等。

通过对21个弹簧失效案例的汇总分析，弹簧表面缺陷，包括碰撞磕痕、微动磨损、凹坑等造成弹簧失效的比例最大，占50%；另外还有裂纹占有20%；夹杂、疏松13%；脱碳、热处理、表面强化分别占3%左右。

弹簧失效可由一种原因引起，也可由几种原因因素综合作用所致。

因此，对弹簧的失效分析必须先对实例的失效现象进行种种调查分析，弄清楚其失效模式，然后找出其失效的原因因素，从而提出改进措施1、弹簧原材料引起的弹簧失效:（1）由于钢的冶炼方法不同，会使钢中存在不同程度造成弹簧早期疲劳失效的夹杂物，夹杂物过量或尺寸过大，均匀度不好都会影响材料的力学性能，容易早期疲劳失效。

实例：某公司一件型号为SY6480（Ф22mm）的车辆悬架用扭杆弹簧，在新车出库时便发生断裂，分析认为断裂起源于弹簧亚表面存在的一个粗大脆性夹杂物（如图1，图2(图1的放大图)）。

预防措施：弹簧材料必须有优良的冶金质量，如严格控制化学成分、高纯净度，较低夹杂物含量，同时还要求材料成分和组织的均匀性和稳定性。

为了降低钢中有害气体和杂质元素，提高钢的纯净度，应采用真空冶炼及电渣重熔等精炼技术。

（2）轧制过程可能引起的缺陷：残余缩管及中心裂纹；折叠缺陷（如图3）；线状缺陷、划痕；表面锈蚀坑；过烧、桔皮状表面、麻坑；这些都可能导致弹簧失效。

所以钢厂应尽量避免和消除轧制过程中产生的缺陷，弹簧厂应加强对弹簧原材料质量检查，尽量采用表面质量好的材料。

冷成形螺旋弹簧在卷簧时由于卷簧过程中工艺装备不良或调整操作不当会产生弹簧的表面缺陷。

如自动卷簧机上切断弹簧时切刀就有可能插伤邻近弹簧圈钢丝的内表面。

钢板弹簧容易损坏的原因

钢板弹簧容易损坏的原因前段时间，客五公司当涂（新博）班车的钢板弹簧发现又断裂了，驾驶员刘师傅找到我，咨询他们的钢板弹簧为什么老是容易断裂，结果我在上路上线调查以后发现，主要是由于该班次的道路情况差造成的。

钢板弹簧是汽车悬挂系统的重要组成部件，一般来说，它由不等曲率的多片等长（或不等长）的钢板通过中心螺丝和骑马攀螺丝固定叠合而成，安装好后弹簧两端自然向上弯曲，通过钢板销和吊耳固定在汽车车架上，而钢板弹簧的中心部位固定在车桥上。

当路面对车轮的冲击力传来时，钢板产生变形伸展，将冲击力转变为弹簧的弹力，从而起到缓冲、减振的作用，同时在车辆纵向还具有导向、传力的作用，将轮胎与地面的摩擦力传导到车身上，推动车辆前行。

车辆在非正常的使用或者是保养不完善的情况下，钢板弹簧使用时间不长就出现损坏，这是不正常的，就属于早期损坏。

钢板弹簧早期损坏的现象一般在山区或崎岖不平的道路情况时较普遍。

避免车辆钢板弹簧早期损坏的主要办法有以下几点：首先是要注意使用得当。

在不好（平整）的路面上高速行驶，会使钢板弹簧的变形幅度增加，频率提高，容易产生低频共振现象，导致钢板弹簧加速疲劳而损坏。

客五公司的当涂车钢板弹簧断裂主要就是这种原因造成的。

因此，为延长钢板弹簧的使用寿命，车辆应尽量以经济车速行驶，在不好的路面上应低速行驶，平稳通过，避免共振现象的发生。

其次，车辆还要注意避免经常使用紧急制动。

行驶中使用紧急制动时，由于惯性力的作用，使钢板弹簧尤其是前钢板弹簧承受过大弯曲应力和拉应力，一旦超过钢板弹簧的允许应力时，就会造成弹簧的疲劳、折断。

所以车辆在运行中应以中速行驶，遇到情况时要提前处理，尽量避免或少用紧急制动。

另外，车辆在转弯时应注意不能车速过高。

驾驶汽车转弯过急时，会产生很大的离心力，会大幅度地增加外侧钢板弹簧的承载负荷，造成钢板弹簧的变形疲劳，加速了弹簧的损坏。

为延长钢板弹簧的使用寿命，安全行车，提高效益，在转弯时应注意提前减速，平稳过弯。

钢板弹簧异响的分析

钢板弹簧异响的分析钢板弹簧是一种常见的机械零件，由多个弹性钢板交叉叠放组成。

当外力作用时，钢板弹簧会发生变形，从而具有吸收能量的功能。

然而，在使用过程中，很多人可能会遇到钢板弹簧出现异响的情况，这种情况可能会严重影响设备的使用寿命和安全性能。

因此，本文将从四个方面对钢板弹簧异响的原因进行分析。

1. 材料问题钢板弹簧的制作材料常常是弹性钢板，而这种材料的品质对钢板弹簧的使用寿命和性能有着至关重要的影响。

如果钢板弹簧使用的弹性钢板质量不好，就容易导致弹簧的寿命大大缩短，从而出现异响的情况。

这种情况一般是因为弹性钢板表面不平整、含有划痕或损伤等引起的。

2. 环境问题钢板弹簧的使用环境也会影响其性能和寿命。

如果弹簧在潮湿、腐蚀、高温、低温等恶劣环境中使用，就可能会引起钢板弹簧的异响。

这种情况一般是由于环境造成的弹簧表面受到腐蚀或氧化引起的。

3. 设计问题钢板弹簧的设计也是引起异响的一个重要因素。

如果弹簧的设计不合理，例如压缩量过大、压缩速度过快、弹性变形不一致等，就会引起弹簧在工作中出现不稳定的情况，从而出现异响。

这种情况一般是因为弹簧设备在工作中承受的压缩、拉伸变形超过了其设计极限所造成的。

4. 润滑问题钢板弹簧在工作中需要润滑，以减少磨损、降低能量损失、保护弹簧表面等。

但如果润滑不足或者润滑方式不正确，就会引起弹簧的异响。

例如，在润滑过程中使用过于粘稠的润滑剂，就会导致弹簧的变形速度变慢，从而引起异响。

综上所述，钢板弹簧异响的原因有很多方面的原因，需要综合分析。

在实际使用中，可以采取以下措施来避免异响的出现：选择优质的材料，做好防腐措施，合理设计弹簧结构和降低表面损伤，选择适当的润滑方法，定期维修和保养等措施。

这样可以提高钢板弹簧的使用寿命，保障设备的安全性能。

弹簧衰减原因

弹簧衰减原因一、弹簧衰减的可能原因咱就说啊，弹簧这玩意儿为啥会衰减呢？这事儿其实还挺有趣的。

1. 材料本身的问题要是材料质量不好，那肯定容易出问题呀。

就像你买东西，便宜没好货那种感觉。

如果弹簧用的金属材料本身就有杂质，那它的结构就不那么结实。

好比盖房子，用的砖头质量差，房子肯定不牢固。

这些杂质可能会让弹簧内部的晶体结构不完整，在使用的时候，就容易出现变形之类的情况，慢慢地就衰减了。

材料的疲劳特性也很关键。

就算材料质量好，但是如果它本身的疲劳极限比较低，经过多次的拉伸或者压缩之后，就很容易失去弹性。

就像人一样，要是耐力不好，跑几圈就累得不行了。

弹簧也是，经过一定次数的伸缩，就开始衰减啦。

2. 工作环境的影响温度对弹簧的影响可不小呢。

如果在高温环境下，弹簧的金属原子活动就会变得很活跃。

就像一群调皮的小孩，到处乱跑，这样弹簧的晶格结构就容易发生变化。

比如说，本来很整齐的排列，变得乱七八糟的，那弹性肯定就下降了。

相反，在低温环境下，材料可能会变脆，就像冰一样，容易断裂，那弹簧的性能也会大打折扣。

要是弹簧工作的环境湿度很大，或者周围有腐蚀性的物质，那也很糟糕。

就像把铁放在水里，时间长了就生锈了。

弹簧生锈或者被腐蚀之后，它的表面就不光滑了，结构也会被破坏，衰减也就不可避免了。

3. 使用方式的因素要是经常过度拉伸或者压缩弹簧，超出了它的设计范围，那就相当于让一个人干超出他能力的活。

一次两次可能还能撑住，时间长了肯定不行。

弹簧的内部结构会因为这种过度的受力而被破坏，弹性就会慢慢消失。

还有啊，如果弹簧在工作的时候，受力不均匀，比如说一边受力大，一边受力小，就像一个桌子三条腿受力，一条腿不受力，那这个桌子肯定不稳。

弹簧也是，受力不均匀就会导致局部变形严重，从而加速衰减。

汽车钢板弹簧疲劳寿命分析方法

汽车钢板弹簧疲劳寿命分析方法摘要：为合理研究汽车钢板弹簧的疲劳寿命，利用载荷谱测量数据，定义和调整材料疲劳曲线，并采用Miner的累积磨损理论，最后得出汽车钢板弹簧寿命结论。

结果与汽车安全性试验的结论十分相符，同时对影响钢板弹簧使用寿命的各种因素进行了研究，建立了一种通过测试分析来检测钢板弹簧疲劳寿命的办法，有助于提高汽车板簧的可靠性。

关键词：汽车行业；钢板弹簧；疲劳寿命；具体方法引言：汽车钢板弹簧是车辆悬挂体系中的最主要部分之一，具有联接轮胎和车架的功能。

除汽车和货物的载重以外，还承担着道路崎岖所带来的冲击。

由此可见，板簧作为汽车减震和储能的重要部件，能够吸收巨大的弹性而不发生永久变形。

为了良好的汽车行驶舒适性和汽车稳定性，就必须提高钢板弹簧的强度和使用年限。

因此，对于汽车钢板弹簧疲劳寿命分析具有积极意义。

1.影响钢板弹簧寿命的主要因素（一）原料的选用对于抗拉强度高的板簧，在使用中不易发生永久变形，如果钢在淬火时为全马氏体，则其力学性能均匀分布在横截面上，钢材可以发挥其最大的抗拉强度。

如果钢中含有其他非马氏体组织，则芯部的力学性能低，特别是韧性低，会降低其弹性极限和屈服强度。

因此，首先钢铁材料本身应具备一定的淬透性，不同的金属材料拥有各不相同的淬透性。

由于钢板弹簧产品需要严格执行国家相关汽车技术标准，规定为疲劳寿命大于或等于8万次以上的产品为合格产品。

所以，选用材料的主要依据就是产品的疲劳寿命，是否能够满足技术标准[1]。

（二）原材料的质量钢板弹簧原材料的质量主要包括两种因素：分别为原材料的外部质量和内部质量。

原材料的外部质量有很多缺陷，比如划痕、凹坑、开裂、锈蚀、侧裂等等。

原材料的内部质量缺陷也不少，通常包括非金属夹杂物、气孔、气泡、条带。

结构松散，碳化物偏析高，开裂，碳和合金含量低。

原材料的内部品质问题，一般分为：非金属夹杂物质、气孔、气泡、细条带。

结构疏松、碳化物偏析度高，容易发生断裂现象，碳和合金含量较少。

某重型汽车后钢板弹簧断裂失效分析

某重型汽车后钢板弹簧断裂失效分析摘要：本文对某重型汽车后钢板弹簧断裂失效进行了分析，通过常见的疲劳断裂和静态断裂两种方式进行实验研究，同时借助有限元分析技术，对弹簧设计参数和工况条件进行模拟计算，并对实验结果进行验证。

总结了弹簧失效的可能原因，提出了改进方案，为后续类似产品的研发和生产提供了有力的参考依据。

关键词：重型汽车，后钢板弹簧，疲劳断裂，静态断裂，有限元分析正文：一、引言钢板弹簧作为重型汽车的重要组成部分之一，对其使用寿命和安全性具有重要意义。

然而，在实际使用中，弹簧的疲劳断裂和静态断裂现象时常发生，不仅给车辆的正常行驶带来不良影响，还可能导致严重事故的发生。

因此，对钢板弹簧的失效机理及预防措施进行深入探究，具有重要的理论和实践意义。

二、实验方法本文选取某重型汽车后钢板弹簧作为研究对象，采用疲劳断裂和静态断裂两种方式进行实验研究。

具体步骤如下：首先，选取标准试件并对试件表面进行处理，以保证试件表面光滑无缺陷。

接着，通过万能试验机对试件进行疲劳载荷测试，记录试件被破坏前的循环次数。

最后，在静载荷下对试件进行断裂实验，测量试件断裂强度和断裂模式。

三、有限元分析为了更好的模拟实际工况下弹簧的变形和应力分布情况，借助有限元分析技术，对弹簧的设计参数和工况条件进行模拟计算。

具体步骤如下：首先，根据实际弹簧的构造和材料参数，建立三维有限元模型。

接着，在预先设定的载荷情况下进行计算，得到弹簧的位移、应力和应变等参数。

最后，将有限元计算结果与实验结果进行对比和验证，并进行优化设计。

四、结论与展望通过疲劳断裂和静态断裂两种实验研究方式以及有限元分析技术，对某重型汽车后钢板弹簧的断裂失效进行了深入分析。

研究结果表明，弹簧断裂的原因可能是由于材料性能不佳或设计和制造不合理等多种因素导致。

因此，建议在材料选择、工艺优化和设计方面进行改进，并加强对弹簧的质量管控，以提高弹簧的使用寿命和安全性。

相信未来针对类似产品的研发和生产，本文的研究成果将为其提供有力的参考依据。

汽车钢板弹簧在不同摩擦系数下疲劳寿命研究

ｔ９９’一ｉｒ＇÷３：３’‘ｅ９１４１ｅ．ｅ●２
４．２疲劳寿命结果分析图５示出了摩擦系数分别为０．１和０．２时的疲劳寿命云图。从整体上看，板簧结构寿命分布合理，虽然簧片间摩
ｕ＝０．１０
ｓＥｏ、
擦系数不同，但钢板弹簧的疲劳损伤区域均分布于钢板弹簧变截面有效长度部分，这与有限元分析的应力分布是一致的。表２列出了不同摩擦系数下板簧的疲劳寿命，可知：在相同的交变载荷作用下，随着簧片间摩擦系数的增大，钢板
４．１
Ｓ—Ｎ曲线和载荷谱确定在Ｆａｔｉｇｕｅ软件中根据钢板弹簧所用材料５０ＣｒＶＡ的弹
性模量、？白松比、抗拉强度和屈服强度等参数可以拟合出该材料的Ｓ—Ｎ曲线，如图４所示，且该方法较为保守。查阅相关手册可得５０ＣｒＶＡ的屈服极限仃。≥１１２７ＭＰａ，抗拉强度盯ｂ
≥１２７４ＭＰａ。
表１可以看出，随着摩擦系数的增大，满载等效应力降低。这主要是由钢板弹簧在载荷作用下变形，各片间相对滑动产生摩擦且摩擦力做功损耗能量引起的。对于该钢板弹簧，其接触摩擦主要发生在簧片端部的平直段，接触面积较小，因此摩擦系数每增大０．１，最大等效应力约减小６摩擦系数对该板簧等效应力的影响并不是很大。
ｄｅｓｉｇｎｏｆａｒｍｏｒｌｅａｆｓｐｒｉｎｇ，ｔｈｅｆａｔｉｇｕｅｌｉｆｅ
ｉｓ
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２０１４年１２月
汽车钢板弹簧在不同摩擦系数下疲劳寿命研究

钢板弹簧断裂问题研究

钢板弹簧断裂问题研究钢板弹簧断裂问题的研究主要包括以下几个方面：一、断裂原因分析钢板弹簧断裂的原因非常复杂，主要包括材料、设计、加工、使用和环境等方面的问题。

材料的选择对于钢板弹簧的性能和寿命有着至关重要的影响。

如果材料的硬度、强度、韧性等性能不符合要求，就会导致弹簧出现断裂的问题。

设计方面的问题也是造成断裂的重要原因之一。

如果设计的弹簧尺寸不合理、形状不当、应力集中等问题，都会导致断裂问题的发生。

加工质量不良、工艺不当也会导致弹簧在使用过程中出现断裂的问题。

使用和环境因素也会对弹簧的寿命产生重要影响，如果使用不当或者在恶劣的环境条件下使用，都会加速弹簧的疲劳破坏，导致断裂问题的发生。

二、断裂形式研究钢板弹簧断裂的形式主要包括疲劳断裂和弯曲断裂两种情况。

疲劳断裂是指钢板弹簧在长期交变载荷作用下，由于应力集中和微小缺陷的存在，导致弹簧出现裂纹并最终断裂的一种破坏形式。

而弯曲断裂则是指在过载或者瞬态荷载作用下，弹簧出现了弯曲形变，进而导致其断裂。

了解断裂形式对于找出断裂原因和采取相应的措施具有重要的意义。

三、断裂预测和寿命评估通过对钢板弹簧的工作条件、载荷状况、材料性能等因素进行分析和计算，可以预测弹簧的寿命，并进行寿命评估。

这对于提前发现弹簧断裂的可能性，采取相应的维护和保养措施具有重要的意义。

对于关键的工程结构，也可以通过对弹簧寿命的评估，来指导工程设计和使用。

四、防止断裂的措施为了有效解决钢板弹簧断裂问题，可以从以下几个方面采取措施。

通过优化材料的选择和热处理工艺，提高弹簧的材料性能，防止弹簧出现断裂问题。

对弹簧的设计进行优化，减小应力集中，提高结构的可靠性。

加强制造工艺的管理，确保弹簧在加工过程中得到充分的保证。

对弹簧的使用和维护也非常重要，要求操作人员按照使用说明书的要求进行操作和维护，减小弹簧的疲劳破坏。

通过对弹簧的寿命进行评估，对于预防和减少弹簧断裂问题也具有重要的作用。

钢板弹簧断裂问题的研究对于提高机械设备的安全性和可靠性具有重要意义。

影响弹簧钢质量的要素分析

影响弹簧钢质量的要素分析摘要：对影响弹簧钢质量的诸要素，如钢中酸溶铝（ALs）、脱氧工艺、钢中夹杂物和热处理脱碳层的形成及控制要素等进行了分析，得出以下结论：钢中酸溶铝量值是控制钢水质量的基础数据；通过钢水精炼前到铸坯，夹杂物中AL２O３的质量分数降低了７０％左右，微观夹杂物的数量减少４３％；弹簧钢设计中加入Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ等合金元素，可与Ｃ形成稳定的碳化物，减少脱碳层深度；尽量降低热加工或者热处理时间及温度，能够降低脱碳层深度。

关键词：弹簧钢；质量；夹杂物；脱碳层前言：弹簧钢是重要的基础零件材料之一，作为结构材料，在机械、航空、汽车、铁路车辆、轨道扣件、拖拉机等方面广泛使用。

弹簧钢品种繁多，常用的有十几个牌号，目前国内以６０Ｓｉ２ＭｎＡ、５１６０Ｈ（美国钢号）、５０ＣｒＶＡ、５５ＳｉＭｎＶＢ、６０ＣｒＭｎ等为主要钢种。

汽车和铁路２大行业需求的弹簧钢材占总量的９０％以上。

弹簧钢向高性能化方向发展，如近几年汽车轻量化和铁路的不断提速，悬挂弹簧的设计应力不断提高，这要求弹簧具有疲劳和抗弹减的优良性能。

弹簧在使用中需要承受多种形式的应力，包括突然的过载，对弹簧钢的力学性能、疲劳性能等有非常严格的要求。

为此影响弹簧钢质量的要素分析显得十分重要。

1 影响弹簧钢质量的要素1.1 钢中酸溶铝（ALs）较高比例的钢种均采用铝或含铝的复合脱氧剂脱氧，产生AL2O3或含有AL2O3的各种夹杂物，一部分铝则溶入金属母液中。

随着温度的变化（冷却），一部分溶入金属母液中的铝和氮结合生成ＡｌＮ，成弥散型，保留在固溶体（奥氏体、铁素体）中。

钢中酸溶铝ALs即是固溶体中的铝和ＡｌＮ。

在弹簧钢生产工艺流程中：ＢＯＦ或ＥＡＦ—ＬＦ—ＶＤ（或ＲＨ）—ＣＣ，由于每个工艺位置生产工艺条件不同，钢中酸溶铝ALs量值不同，钢中全氧不同，两者体现出钢中夹杂物的化学构成、形态和数量不同，为此，在工艺过程中，酸溶铝ALs量值是控制钢水质量的基础数据，是钢水洁净程度的一个重要指标[1]。

少片变截面钢板弹簧的疲劳寿命分析

少片变截面钢板弹簧的疲劳寿命分析＊屈翔张小锋李影杰摘要：少片变截面钢板弹簧在货车、牵引车上逐渐普及运用。

本文建立了某公司少片变截面钢板弹簧的有限元模型，并进行了应力分析，得到其应力从中间向两端先增大后减小的变化趋势，满足材料的许用应力要求；参照国标GB/T 19844-2005中的试验规范，进行了疲劳寿命的有限元分析和试验验证工作：由疲劳寿命云图可知，板簧发生破坏时的载荷循环次数为11.6万次；断裂位置最容易发生在距离板簧中心安装点为116.1mm～145.4mm处，该处正是簧片应力最大的地方；通过疲劳寿命试验，验证了有限元法对建立钢板弹簧模型的正确性。

关键词：少片变截面钢板弹簧；有限元分析；疲劳寿命1.少片变截面钢板弹簧的应力分析1.1 少片变截面钢板弹簧的几何模型根据某公司的产品，该少片变截面板簧由三片变截面式钢板组成，装配体的几何模型导入MD Patran中如图1所示。

图1 几何模型1.2 网格划分对少片变截面钢板弹簧采用实体单元；考虑板簧的结构细节，其应力集中、非线性、大变形的特点，采用精度较好、注重几何细节的8节点六面体单元；由于存在截面尺寸变化的，故每片簧采用3层网格划分，板簧单片高为25mm，宽度方向100mm。

划分好的网格如图2所示，总共有34588个六面体单元[1]。

图2 网格模型1.3 材料属性根据产品图纸，该少片簧材料为50CrVA，热处理温度中淬火温度为1120T，回火温度为770T，淬火介质是油；力学性能：抗拉强度1275 (N/mm2)，屈服强度1130(N/mm2)，断面收缩率20%[2]。

1.4 载荷及边界条件的确定根据钢板弹簧的安装要求与工作特点，规定其在卷耳的两端处只沿X方向移动，固定其YZ方向的移动；在模型的中间位置只沿Y轴移动，固定其XZ方向的移动[3]。

采用MPC约束，预定接触区域内的单元全定义为接触体，采用deformable body，接触算法选用增强的拉格朗日法；摩擦采用库仑模型，摩擦因数取0.1。

钢板弹簧异响的分析

钢板弹簧异响的分析钢板弹簧是一种主要用于工业生产中的机械弹簧，常常用于汽车、机械设备等领域。

在使用过程中，有时会出现钢板弹簧的异响问题，即发出噪音或其他奇怪的声音。

这种异响不仅会对设备的正常运行造成干扰，还可能是钢板弹簧存在问题的表现。

对钢板弹簧异响进行分析是非常重要的。

钢板弹簧异响的原因可能有很多，下面将对一些常见的原因进行分析：一、材料的选择和性能问题钢板弹簧的材料选择非常重要，材料的质量和性能直接影响了弹簧的使用寿命和性能。

如果选择了质量差的材料，或者材料本身存在问题，比如材料含气量过高、杂质较多等，都会导致弹簧在使用过程中发出异响。

对于这种情况，首先要检查材料的质量，确保所选材料符合相关标准。

如果材料质量无问题，但仍然出现异响，那么可能是材料的硬度、强度等性能指标存在问题。

如果弹簧使用了过于脆硬或过于柔软的材料，都会导致弹簧在工作过程中发出噪音。

二、弹簧结构设计问题弹簧的结构设计也是导致异响的一个重要因素。

弹簧的梁形式、弹簧盖板的选择以及弹簧之间的间隔等都会对弹簧的工作性能产生影响。

如果设计不合理，如梁形式选择不当、盖板材质过轻或过重等，都会影响弹簧的正常工作，使其发出噪音。

钢板弹簧的结构设计要合理，可以通过改变弹簧的梁形式、增加垫片、调整盖板材质等方式来减少噪音。

在设计过程中，可以采用有限元分析等方法对结构进行优化，使其能够在压力下更加稳定，降低发出异响的可能性。

三、弹簧制造工艺问题弹簧的制造工艺对其性能和质量也有很大影响。

如果生产工艺不规范，如弹簧卷制过程中缠绕不均匀、工艺参数设置不当等，都会导致弹簧存在问题，进而发出噪音。

在制造过程中，要确保工艺参数设置正确，操作规范。

要对产品进行质量检测，确保产品质量合格，减少后续可能出现的问题。

四、使用环境问题弹簧的使用环境也会对其产生影响，比如使用温度、湿度、润滑情况等。

如果使用环境不良，比如温度过高、湿度过大或者润滑不足等，都会导致弹簧工作不正常，发出异响。

影响钢板弹簧使用寿命的原因分析

影响钢板弹簧使用寿命的原因分析赵艺新疆八钢板簧有限公司，乌鲁木齐 830022关键词：原材料热处理喷丸1 前言我国目前载重车的悬架系统一般都采用钢板弹簧，客车多为变截面钢板弹簧和空气弹簧，钢板弹簧承载能力大，空载和满载情况下刚度变化也大，常影响汽车的平顺性和乘坐舒适性，表现为空车颠满载不颠，为此钢板弹簧又有渐变刚度簧、复合簧、变截面簧等以解决此类问题，钢板弹簧因其技术含量不高全国有大小板簧厂几百家，水平良莠不齐。

空气弹簧承载能力大，空载和满载情况下刚度变化不大，汽车的平顺性和乘坐舒适性都非常好，但技术含量高价格高，我国目前只有二汽等大型具有科研实力的企业在研究并试生产未形成规模，因此汽车配件市场目前仍是钢板弹簧占主导地位。

汽车钢板弹簧是汽车悬挂系统中主要零件之一，起着车轮和车架之间连接的作用。

它除了承受车厢及载荷的重量外，还要承受因路面不平所引起的冲击载荷和震动。

由此可见，钢板弹簧主要是作为减震、贮能零件使用的。

它既能吸收大量弹性功，又不允许发生任何永久变形。

为了获得汽车最佳的平顺性，良好操纵的稳定性，必须保证钢板弹簧的高强度和具有较高的使用寿命。

2 影响其寿命的主要因素2.1 原材料的选用对于板簧而言有了高的弹性极限后，在使用中才不易发生永久变形，而淬火时钢材获得全部为马氏体时，其机械性能沿截面分布均匀，钢材才能发挥出最大的弹性极限来。

钢材内如含有其他非马氏体组织，则其心部机械性能低，尤其是冲击韧性低，均能降低它的弹性极限，屈服极限。

因此首先要求钢材有适宜的淬透性，材质不同，淬透性不同。

我国板簧行业执行的是汽车行业标准QCn29035-91，规定疲劳寿命≥8万次为合格品，因此我们选用材料的标准为最终的疲劳寿命能否达到行标的要求，如最常用的材料60Si2Mn淬透厚度为≤12mm，但≤14mm 厚钢板疲劳寿命均能达到并超过8万次要求，组织中除马氏体外还有少量的贝氏体和未溶铁素体。

厚度＞14mm钢板质量则达不到8万次要求，组织中除马氏体外有大量的贝氏体和未溶铁素体，用户对这种簧反映多为断裂较早。

弹簧在使用中失效的原因

弹簧在使用中失效的原因
包括:材料质量、生产工艺、工作频率、环境侵蚀、人为误差等，但最常见的在设计阶段可以消除的是忽略了负载与应力的平衡。

让我们以弹簧为例来解释这种关系:
当各种金属材料从高炉出口到线材坯料时，确定了其两个关键性能:
剪切模量(影响压缩弹簧的强性能)
弹性模量(影响扭力弹簧的弹性性能)
上述模量越高，将来制造的弹簧的弹力越大。

然后将线材送回金属拉丝厂，将其拉成不同规格的弹簧线。

在冷拔过程中，钢丝的表面硬度和抗拉强度不断提高。

在这里，拉伸压力是一个重要的指标。

抗拉强度是试样在断裂前所受的最大公称拉应力。

它是决定弹簧疲劳寿命的最关键指标。

在合理范围内，拉伸强度越高，弹簧寿命越长;但拉伸强度只是决定弹簧寿命的一个间接指标，因为弹簧被压缩时，弹簧丝被扭曲，产生一定的内应力。

这个应力与弹簧丝有关。

拉伸强度的比值称为应力水平，它是弹簧寿命的直接指标。

不同的材料用于制造不同类型的弹簧，最大允许应力水平也不同。

在不考虑应力水平的情况下设计弹簧，弹簧在使用中会迅速发生塑性变形甚至断裂。