改善汽车悬架扭杆弹簧疲劳性能的方法

动载 角 动载角 Baidu Nhomakorabea 动载 角
７１ ８ ７６ ３ ８０ ５
动 载 时扭 杆 杆 部 扭 转 应 力 （ ａ） ＭＰ
强度 和 高屈 强 比 （ ／仃ｂ） 高 的抗 弹减 性 能 ， 盯ｓ 、 在
我 国 弹簧 钢 产 量 中 ， 钢 约 占 １３ 冶 炼 工 艺 成 熟 ， 该 ／，
３３ 热 处 理 ．
３３１ 一 般地 讲 ， 拉 强度 高 的材料 ， ． ． 抗 其疲 劳 强 度 就高 。 为了提 高疲 劳强 度 ， 般通 过热 处理 提高 硬 一 度、 抗拉 强度 。 硬度 过高 ， 韧性 不足 ， 但 其 且高 硬度 区 往 往存 在 缺 口应 力 集 中敏感 区 ， 响 疲 劳 寿命 （ 影 见
图１。 ） 另外 ， 次疲 劳断 裂 的断 口均呈脆 断 ， 明硬 几 说
度 偏高 。因此 ， 以不 同的温 度 回火 ， 寻找更 合适 的硬 度 范 围。表 ２是不 同回火温 度 的试制 情况 。
Ｉ ． ． Ｉ ０ １ ． ． ｌ ９ Ｉ ． － － ２ ＾ － ２ ‘ ６ 日 Ｉ １ １ ６
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技 术纵 横
轻 型汽 车技 术
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改善汽车悬架扭杆弹簧疲劳性能的方法
余久锋 黄泽勇
（ 宁波 跃进 汽 车前桥 有 限公 司 ） 摘 改善汽 车扭杆 弹簧 疲 劳性 能 的方 法。 关键 词 ： 劳 疲 应力 脱碳层 回火温度 强 化 要
理 、 面冷作 强化程 度等 。 表
基础 上改 进而成 的车型 ，该车前 悬架 中的扭杆 弹簧
只 在 原 ６０ ４ ０杆 径 为 １ ．ｍ 的 基 础 上 改 成 ９ ｍ ６
２ ｍ 长 度 和端 部 花键 未 作 改 动 ， 计 企 图是 在 ６ ｍ、 设 相关 零件 改动最 少 、达到 最大互 换性 的情 况下 提高
动载时扭杆 花键齿挤压应力 （ ｌａ） ｂＰ
动 载 时扭 杆 花键 齿 剪 切 应 力 （ ａ） ＭＰ
１８ ８
９ ６
４６ ０
２７ ｌ
４１ ７
２１ ５
材料 的纯 度 、 晶粒度 等均 得 到正 常保 证 。 由于 这方 面而 造成特 殊疲 劳源 的可能性 不 大。从 扭杆杆 部 和
表 １ 扭 杆 的 工 作应 力
不 同的材 料 有 不 同的 强度 、 性 和 韧性 ， 些 塑 这
＼
参数
车 型
～ —～＼
＼
６０ ４ ０
为 ５。 ６
Ｌ０ Ｚ２ ｌ０
为 ４。 ５ 为 ５。 ２
性 能 的搭配 的不 同 ， 劳性能也 不 同 。对 高周疲 劳 ， 疲 应 选 择 强 度 高 的 材 料 。 Ｌ １２ Ｚ ０ ０扭 杆 选 材 为 ６ Ｓ２ Ａ， Ｓ— ０ ｉＭｎ 属 ｉＭｎ系弹 簧钢 ， 钢 具 有 高 的抗 拉 该
想 圆滑 过渡 ，形 成尖 角 ，对应力 分 布不利 。后改 用 ３ 锥 角 过渡 ， 外 ， 面粗 糙 度也 严 格 控 制 ， 而 ０ 另 表 从
淬火加热的保护气 ， 来降低脱碳层 的深度 。与表 ２ 对 比， 表明扭杆的疲劳寿命有 了提高。
减 少 由于结 构细 节和表 面原 因而引起 的疲 劳破 坏 。
的动载 角 为 ５ 。 。从 表 １可看 出 ， ２ 即使 在 动载 角 为 ４ 。 的情 况下 ，花 键部位 的挤 压应 力和剪 切应 力也 ５ 超 出正 常 范围 ，在 动载 角为 ５ 。情 况 下超 出更 多 ， ２
析 、 杂 物 分 布在 允 许 范 畴 之 内 ， 明显 的偏 聚现 夹 无 象 ， 织 为均 匀 细致 的 回火 屈 氏体 。而 表 面无 明显 组 组 织 缺 陷 。可见 ， 微组 织 不是 疲劳 断 裂 的主 要影 显 响 因素 。 有 关 资料 推 荐 该 钢 可 用 于 制造 最 大 扭 转 应 力
花键 处取样 ， 过（ ０ ） 显微 镜观 察， 说 明 通 ×４ ０光学 结果 了这 一 点 ： 杆 表 面 组 织 偏 析不 明显 ， 部组 织偏 扭 心
若使用 ２ ｍ ６ ｍ扭杆 ，按常规推算出的动载角
为 ４ 。 ， 从 用 户 提供 的有 关 资 料看 ， 起 初要 求 ５ 但 其
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３２ 结构 细节 与表 面状 态 ．
疲劳破坏起源于零件的薄弱环节 ， 因此 ， 必须减 少和改 善 薄弱 环节 ， 以提高 疲 劳寿命 。Ｌ １２ 杆 Ｚ ０ ０扭
的杆部 与花键 部位 原 以两个 圆弧 过渡 ，但 由于该扭 杆 的杆 径接 近花键 小径 ，使 得两 个 圆弧之 间 不能 理
本 文 通过 对 Ｌ １ ２ Ｚ ０ ０车 型扭 杆 弹簧 的 热 处理 工 艺 、 强化 手段 等 改进 的研 究 ， 结 出 总
１ 问题 提 出
Ｌ １２ Ｚ ０ ０型 汽车是 整 车厂在 原 成功 的 ６ ０ ４ ０底 盘
２ 影 响扭 杆 疲 劳寿 命 的 因素
从 相关 资 料 和 以往 的经验 看 ， 响扭 杆疲 劳寿 影 命 的主 要 因 素为 材 料 、 构细 节 与 表 面 状 态 、 处 结 热
悬架 的承 载能力 和抗 超载 能力 。 种情况 下 ， 杆 的 这 扭
３ 具体 措 施
针对 影 响扭杆 疲 劳寿 命 的 因素 ， 采取 相 应 的措 施 以提 高扭杆 寿命 。
３１ 材料 ．
工作 应力 比 ６０ ４ ０型要高 出许 多 ， １ 出改动 前 的 表 列
６０ ４ ０型及改 动后 的 Ｌ １２ Ｚ ０ ０型扭杆 的应 力 比较 。
约为 ８ ０ Ｐ ８ Ｍ ａ的悬架扭 杆 。
此 时扭杆 杆部 的扭 转应力 也超 出一 般取值 范 围 。由
此引出如何从各方面着手 ， 改善疲劳陛能 ， 使得扭杆 弹 簧在应 力取值 超 出一般 范 围情况 下仍保 证疲 劳寿
命 问题 。
轻 型 汽车技 术
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