钢板弹簧断裂问题的试验及分析
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２Ｐ
＋Ｂ
２Ｘ
２＝
Ｃ
２Ｘ
３＝
０
#
Ａ#
##
３Ｘ
２＋
Ｂ
３Ｘ
３＋
Ｃ
３Ｘ
４＝０
"
Ａ#
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４Ｘ
３＋
Ｂ
４Ｘ
４＋
Ｃ
４Ｘ
５＝０
#
Ａ#
# $
５Ｘ
４＋
Ｂ
５Ｘ
５＝
０
式中
ｌ： 簧片有效长度的一半； 当夹箍失效后， 有效长度要加上
原夹紧区长度的一半；
Ｉ： 簧片的惯性矩。
Ａ ｉ＝０．５
ｌｉ （３ ｌｉ
ｌｉ－１ ｌｉ
－１）
Ｂ
ｉ＝－１－
从表中看出， 当夹箍正常工作时， 各测点都产生预应力， 中
心孔有应力但比较小。施加载荷后， 在理想情况下力是不能传
递到夹紧段的， 但是由于夹紧力有所减小， 部分力传入夹紧段
而在中心孔处产生应力。钢板弹簧的材料采用 ６０Ｓｉ２Ｍ ｎＡ ， 屈服
极 限 为 １３７５ Ｍ Ｐａ［１］， 此 应 力 远 远 小 于 钢 板 弹 簧 的 屈 服 极 限 ， 是
表 １ 夹箍正常工作和完全失效情况下测点应力 （ Ｍ Ｐ ａ）
１ 试验设计
试验目的是测出夹箍正常和失效情况下中心孔处的应 力。应变片布置在板簧与 Ｕ 形螺栓连接处以及中心孔附近， 如 图 ２ 所示。在 Ｕ 形螺栓上也贴有应变片， 用来观察在工作过程 中夹紧力的变化情况。试 验 设 备 采 用 ＩＮ Ｖ ２３０５ 型 静 态 电 阻 应
σ４＝
Ｘ
４ｌ４－Ｘ Ｗ４
５ｌ５
，
σ５＝
Ｘ ５ｌ５ Ｗ５
Ｗ ： 各簧片的抗弯截面模量。
２．３ 刚度计算
钢板弹簧的刚度为载荷（ ２Ｐ） 与主片在吊耳处的变形之比，
即：
Ｋ ＝ ２Ｐ ＝
１２ＰＥ Ｉ１
ｆ ２Ｐｌ１３－３Ｘ ２ｌ１ｌ２２＋Ｘ ２Ｌ２３
２．４ 计算结果
将钢板弹簧参数代入上述各式， 求出第五片簧在夹箍夹紧
出版社， ２００１． ［２］ 第一汽车制造厂编写组．机械工程材料手册［Ｍ ］．北京：机械工业出
版社， １９９１．
Ｅ ｘｐｅｒｉｍ ｅｎｔａｎｄ Ａ ｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｔｈｅ Ｆｒａｃｔｕｒｅ ｏｆＡ ｕｔｏｍ ｏｂｉｌｅ ＬｅａｆＳ ｐｒｉｎｇ
Ｗ Ｅ ＩＺｈｉ－ｌｉｎ，Ｈ Ｕ Ａ Ｎ Ｇ Ｃ ｈａｎｇ－ｃｈｕｎ，ＳＨ Ｅ Ｎ Ｇ ｕａｎｇ－ｌｉｅ，Ｈ Ｕ Ａ Ｎ Ｇ Ｇ ｕｉ－ｄｏｎｇ
Equipment Manufactring Technology NO.5,2007
钢板弹簧断裂问题的试验及分析
韦志林， 黄昶春， 沈光烈， 黄贵东 （ 广西工学院汽车研究所， 广西 柳州 ５４５００６）
摘要： 针对某微型汽车后钢板弹簧中心孔处断裂问题进行研究， 认为断裂是由于夹箍夹紧力不足， 在使用过程中夹紧处产生变形， 使
ｌｉ ｌｉ－１
Ｃ
ｉ＝０．５（
Байду номын сангаасｌｉ＋１ ｌｉ
）３×（
３ ｌｉ ｌｉ＋１
）
２．２ 簧片根部应力计算
σ１＝
Ｐｌ１－Ｘ Ｗ１
２ｌ２
，
σ２＝
Ｘ
２１２－Ｘ Ｗ２
３ｌ３
，
σ３＝
Ｘ
３１３－Ｘ Ｗ３
４ｌ４
，
力（Ｎ ） ８０００ ６０００ ４０００ ２０００
测试曲线 计算曲线
２６ ５２ ７８
１０４ 位移（ ｍ ｍ ）
３ 结论
图 ５ 弹簧刚度曲线对比
钢板弹簧中心孔会导致应力集中， 应防止载荷传入钢板弹 簧中心部位， 夹箍的夹紧力对此有很大影响。钢板弹簧是通过 Ｕ 形螺栓与车桥连接的， 夹箍必须有足够的预紧力， 保证在使 用过程中 Ｕ 形螺栓处钢板弹簧各片之间不产生间隙。车桥弹簧 座平面应平整， 装配时 Ｕ 形螺栓按对角线顺序拧紧， 检验扭紧 力矩是否达到设计要求， 并且采取防松措施， 才能保证钢板弹 簧可靠工作。 参考文献： ［１］ 《汽 车 工 程 手 册》编 辑 委 员 会．汽 车 工 程 手 册［Ｍ ］．北 京：人 民 交 通
时 Ｕ 形螺栓连接处应力为 ５０２．３ Ｍ Ｐａ， 夹箍完全松开时中心孔
处应力为 ５５０．１４Ｍ Ｐａ， 与测试结果相近。
测试与计算的刚度曲线也比较吻合， 如图 ５ 所示。
Ｉ１
Ｐ
Ｉ２
Ｘ２
Ｉ３
Ｘ３
Ｉ４
Ｘ４
Ｉ５ Ｘ ５
图 ４ 钢板弹簧计算模型
２．１ 片端支反力的计算
根据变形协调条件， 可以得到方程组：
Ａ!
载荷传入夹紧区而导致的。通过试验和计算， 证实了在夹箍失效后中心孔处应力会上升。最后提出钢板弹簧在制造和装配过程中应注
意的事项。
关键词： 钢板弹簧； 电测试验； 断裂问题
中图分类号： Ｕ ４６３．３３
文献标识码： Ａ
文章编号： １６７２－５４５Ｘ （２００７）０５－０００６－０２
汽车悬架用的钢板弹簧 因 结 构 简 单 、技 术 成 熟 而 得 到 广 泛应用， 大多数货车的后悬架都使用钢板弹簧。其设计的好坏 关系到车辆的安全性和舒适性。
安全的。
夹箍完全失效后， 考虑到应力集中的影响， 最大应力发生
图 ２ 钢板弹簧测点布置
在中心孔边缘处， 应力沿孔径向变化梯度大， 贴片时应变片中
收稿日期： ２００７－０３－０２ 作者简介： 韦志林（ １９７２—） ， 男， 广西工学院讲师， 研究方向： 车辆结构分析。
６
心距孔边缘有一定距离， 所以测试结果偏小， 实际最大应力比 测试数据高许多。钢板弹簧的破坏一般是疲劳破坏， 在车辆的 实际使用过程中， 钢板弹簧的动荷系数较大， 应力很容易超出 疲劳强度极限。
７
（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＡ ｕｔｏｍ ｏｂｉｌｅ， Ｇ ｕａｎｇｘｉＵ ｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ，Ｌｉｕｚｈｏｕ Ｇ ｕａｎｇｘｉ５４５００６ ，Ｃ ｈｉｎａ）
Ａ ｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｔｈａｔｌｏｃａｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｃｅｎｔｅｒｂｏｌｔｈｏｌｅ ｏｆｍ ｉｎｉ－ａｕｔｏｍ ｏｂｉｌｅ ｌｅａｆｓｐｒｉｎｇ ｉｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．Ｔｈｅ ｉｎａｄｅｑｕａｃｙ ｃｌａｍ ｐ ｆｏｒｃｅ ｏｆＵ －ｃｌａｍ ｐ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｆｏｒｍ ａｔｉｏｎ ｏｆＵ －ｃｌａｍ ｐ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｗ ｏｒｋ ｃａｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｌｏａｄ ｐａｓｓ ｔｏ ｔｈｅ ａｒｅａ ｏｆｃｌａｍ ｐ ｉｓ ｔｈｅ ｍ ａｉｎ ｒｅａｓｏｎ ｏｆｔｈｅ ｆｒａｃｔｕｒｅ．Ａ ｎｄ ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓ ｏｎ ｔｈｅ ｃｅｎｔｅｒａｒｅａ ｏｆｔｈｅ ｂｏｌｔｈｏｌｅ ｗ ｉｌｌｒｉｓｅ ｗ ｈｅｎ ｔｈｅ Ｕ －ｃｌａｍ ｐ ｆａｉｌｅｄ ｉｓ ｐｒｏｖｅｄ ｂｙ ｔｅｓｔａｎｄ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ．Ｓｏｍ ｅ ｑｕｅｓｔｉｏｎｓ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｐａｙ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ ｔｏ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆｌｅａｆｓｐｒｉｎｇ ｍ ａｎｕｆａｃｔｕｒｅ ａｎｄ ａｓｓｅｍ ｂｌｅ ａｒｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐａｐｅｒ． Ｋ ｅｙｗ ｏｒｄ：Ｌｅａｆｓｐｒｉｎｇ；Ｅ ｌｅｃｔｒｏ－ｍ ｅａｓｕｒｅ ｔｅｓｔ；Ｆｒａｃｔｕｒｅ ｐｒｏｂｌｅｍ
测点
第一片簧上 Ｕ 形螺栓连接处 第五片簧中心孔 第五片簧上 Ｕ 形螺栓连接处
夹紧 预应力 － １２
４６．６ － ２１．４
夹箍正常工作，施 加载荷 Ｐ＝６０００Ｎ ４４１
－ ７１．２ － ３７９．８
夹箍完全失效， 施 加载荷 Ｐ＝６０００Ｎ
５３２．４
－ ４２４ － ３３１．２
变仪和万能材料试验机， 如图 ３ 所示。
图 ３ 利用万能材料试验机进行测试 试验步骤： （ １） 钢板弹簧置于试验台架上， 按 设 计 扭 矩 ４５Ｎ·ｍ 扭 紧 Ｕ 形螺栓， 测出 Ｕ 形螺栓的应变值以及各测点的预应力； （ ２） 施加载荷 Ｐ ＝６０００Ｎ ， 测 出 正 常 工 作 时 各 测 点 的 应 变 及 刚度曲线； （ ３） 卸载， 松开 Ｕ 形螺栓， 模拟失效情况， 测出应变值； （ ４） 施加载荷 Ｐ＝６０００Ｎ ， 测出各测点的应变。 Ｕ 形螺栓扭紧后应力为 ２６３．４Ｍ Ｐａ， 施加载荷 Ｐ ＝６０００Ｎ 后， Ｕ 形螺栓 的 应 力 为 ２４５．８ Ｍ Ｐａ， 减 小 了 ６．６８％ ， 说 明 按 螺 栓 扭 矩 ４５Ｎ·ｍ 装配的夹紧力是足够的。 将夹箍正常工作和完全失效情况下的各测点应力进行对 比， 见表 １。
２ 计算验证
将实验数据与计算结果进行对比， 用集中载荷法［２］进行 计算。假设各片仅在片端接触， 各片之间力的传递也只在片 端进行。取钢板弹簧的一半进行计算， 根据前述假设建立模 型， 如图 ４ 所示。作用在第一片弹簧上的力为 Ｐ， 各片弹簧端 部的力为 Ｘ ２￣Ｘ ５。
《装备制造技术》２００７ 年第 ５ 期
断裂痕迹
图 １ 钢板弹簧断裂情况 图 １ 是某款微型汽车后悬钢板弹簧发生断裂的情况， 断裂 位置在中心孔处。钢板弹簧各片曲率不同， 装配时各片簧之间 有间隙， 中部是通过夹箍与车桥连接的， 当夹箍夹紧消除间隙 后， 相当于在 Ｕ 形螺栓连接处施加了一个约束， 不会产生变 形， 力不能传入夹紧区， 最大应力发生在片簧上与 Ｕ 形螺栓连 接处。中心孔处于低应力区， 正常情况下不会产生破坏。在钢板 弹簧的应力、刚度计算中， 夹紧区被视为无效长度不参与计算。 断裂是由于高应力引起的， 产生高应力的原因是夹紧力不 足时， Ｕ 形螺栓连接处产生变形， 力可以传入夹紧区导致中心 孔处应力增大， 加上应力集中效应， 容易发生破坏。笔者设计了 应力试验对上述判断进行验证。
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Ａ#
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式中
ｌ： 簧片有效长度的一半； 当夹箍失效后， 有效长度要加上
原夹紧区长度的一半；
Ｉ： 簧片的惯性矩。
Ａ ｉ＝０．５
ｌｉ （３ ｌｉ
ｌｉ－１ ｌｉ
－１）
Ｂ
ｉ＝－１－
从表中看出， 当夹箍正常工作时， 各测点都产生预应力， 中
心孔有应力但比较小。施加载荷后， 在理想情况下力是不能传
递到夹紧段的， 但是由于夹紧力有所减小， 部分力传入夹紧段
而在中心孔处产生应力。钢板弹簧的材料采用 ６０Ｓｉ２Ｍ ｎＡ ， 屈服
极 限 为 １３７５ Ｍ Ｐａ［１］， 此 应 力 远 远 小 于 钢 板 弹 簧 的 屈 服 极 限 ， 是
表 １ 夹箍正常工作和完全失效情况下测点应力 （ Ｍ Ｐ ａ）
１ 试验设计
试验目的是测出夹箍正常和失效情况下中心孔处的应 力。应变片布置在板簧与 Ｕ 形螺栓连接处以及中心孔附近， 如 图 ２ 所示。在 Ｕ 形螺栓上也贴有应变片， 用来观察在工作过程 中夹紧力的变化情况。试 验 设 备 采 用 ＩＮ Ｖ ２３０５ 型 静 态 电 阻 应
σ４＝
Ｘ
４ｌ４－Ｘ Ｗ４
５ｌ５
，
σ５＝
Ｘ ５ｌ５ Ｗ５
Ｗ ： 各簧片的抗弯截面模量。
２．３ 刚度计算
钢板弹簧的刚度为载荷（ ２Ｐ） 与主片在吊耳处的变形之比，
即：
Ｋ ＝ ２Ｐ ＝
１２ＰＥ Ｉ１
ｆ ２Ｐｌ１３－３Ｘ ２ｌ１ｌ２２＋Ｘ ２Ｌ２３
２．４ 计算结果
将钢板弹簧参数代入上述各式， 求出第五片簧在夹箍夹紧
出版社， ２００１． ［２］ 第一汽车制造厂编写组．机械工程材料手册［Ｍ ］．北京：机械工业出
版社， １９９１．
Ｅ ｘｐｅｒｉｍ ｅｎｔａｎｄ Ａ ｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｔｈｅ Ｆｒａｃｔｕｒｅ ｏｆＡ ｕｔｏｍ ｏｂｉｌｅ ＬｅａｆＳ ｐｒｉｎｇ
Ｗ Ｅ ＩＺｈｉ－ｌｉｎ，Ｈ Ｕ Ａ Ｎ Ｇ Ｃ ｈａｎｇ－ｃｈｕｎ，ＳＨ Ｅ Ｎ Ｇ ｕａｎｇ－ｌｉｅ，Ｈ Ｕ Ａ Ｎ Ｇ Ｇ ｕｉ－ｄｏｎｇ
Equipment Manufactring Technology NO.5,2007
钢板弹簧断裂问题的试验及分析
韦志林， 黄昶春， 沈光烈， 黄贵东 （ 广西工学院汽车研究所， 广西 柳州 ５４５００６）
摘要： 针对某微型汽车后钢板弹簧中心孔处断裂问题进行研究， 认为断裂是由于夹箍夹紧力不足， 在使用过程中夹紧处产生变形， 使
ｌｉ ｌｉ－１
Ｃ
ｉ＝０．５（
Байду номын сангаасｌｉ＋１ ｌｉ
）３×（
３ ｌｉ ｌｉ＋１
）
２．２ 簧片根部应力计算
σ１＝
Ｐｌ１－Ｘ Ｗ１
２ｌ２
，
σ２＝
Ｘ
２１２－Ｘ Ｗ２
３ｌ３
，
σ３＝
Ｘ
３１３－Ｘ Ｗ３
４ｌ４
，
力（Ｎ ） ８０００ ６０００ ４０００ ２０００
测试曲线 计算曲线
２６ ５２ ７８
１０４ 位移（ ｍ ｍ ）
３ 结论
图 ５ 弹簧刚度曲线对比
钢板弹簧中心孔会导致应力集中， 应防止载荷传入钢板弹 簧中心部位， 夹箍的夹紧力对此有很大影响。钢板弹簧是通过 Ｕ 形螺栓与车桥连接的， 夹箍必须有足够的预紧力， 保证在使 用过程中 Ｕ 形螺栓处钢板弹簧各片之间不产生间隙。车桥弹簧 座平面应平整， 装配时 Ｕ 形螺栓按对角线顺序拧紧， 检验扭紧 力矩是否达到设计要求， 并且采取防松措施， 才能保证钢板弹 簧可靠工作。 参考文献： ［１］ 《汽 车 工 程 手 册》编 辑 委 员 会．汽 车 工 程 手 册［Ｍ ］．北 京：人 民 交 通
时 Ｕ 形螺栓连接处应力为 ５０２．３ Ｍ Ｐａ， 夹箍完全松开时中心孔
处应力为 ５５０．１４Ｍ Ｐａ， 与测试结果相近。
测试与计算的刚度曲线也比较吻合， 如图 ５ 所示。
Ｉ１
Ｐ
Ｉ２
Ｘ２
Ｉ３
Ｘ３
Ｉ４
Ｘ４
Ｉ５ Ｘ ５
图 ４ 钢板弹簧计算模型
２．１ 片端支反力的计算
根据变形协调条件， 可以得到方程组：
Ａ!
载荷传入夹紧区而导致的。通过试验和计算， 证实了在夹箍失效后中心孔处应力会上升。最后提出钢板弹簧在制造和装配过程中应注
意的事项。
关键词： 钢板弹簧； 电测试验； 断裂问题
中图分类号： Ｕ ４６３．３３
文献标识码： Ａ
文章编号： １６７２－５４５Ｘ （２００７）０５－０００６－０２
汽车悬架用的钢板弹簧 因 结 构 简 单 、技 术 成 熟 而 得 到 广 泛应用， 大多数货车的后悬架都使用钢板弹簧。其设计的好坏 关系到车辆的安全性和舒适性。
安全的。
夹箍完全失效后， 考虑到应力集中的影响， 最大应力发生
图 ２ 钢板弹簧测点布置
在中心孔边缘处， 应力沿孔径向变化梯度大， 贴片时应变片中
收稿日期： ２００７－０３－０２ 作者简介： 韦志林（ １９７２—） ， 男， 广西工学院讲师， 研究方向： 车辆结构分析。
６
心距孔边缘有一定距离， 所以测试结果偏小， 实际最大应力比 测试数据高许多。钢板弹簧的破坏一般是疲劳破坏， 在车辆的 实际使用过程中， 钢板弹簧的动荷系数较大， 应力很容易超出 疲劳强度极限。
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（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＡ ｕｔｏｍ ｏｂｉｌｅ， Ｇ ｕａｎｇｘｉＵ ｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ，Ｌｉｕｚｈｏｕ Ｇ ｕａｎｇｘｉ５４５００６ ，Ｃ ｈｉｎａ）
Ａ ｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｔｈａｔｌｏｃａｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｃｅｎｔｅｒｂｏｌｔｈｏｌｅ ｏｆｍ ｉｎｉ－ａｕｔｏｍ ｏｂｉｌｅ ｌｅａｆｓｐｒｉｎｇ ｉｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．Ｔｈｅ ｉｎａｄｅｑｕａｃｙ ｃｌａｍ ｐ ｆｏｒｃｅ ｏｆＵ －ｃｌａｍ ｐ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｆｏｒｍ ａｔｉｏｎ ｏｆＵ －ｃｌａｍ ｐ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｗ ｏｒｋ ｃａｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｌｏａｄ ｐａｓｓ ｔｏ ｔｈｅ ａｒｅａ ｏｆｃｌａｍ ｐ ｉｓ ｔｈｅ ｍ ａｉｎ ｒｅａｓｏｎ ｏｆｔｈｅ ｆｒａｃｔｕｒｅ．Ａ ｎｄ ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓ ｏｎ ｔｈｅ ｃｅｎｔｅｒａｒｅａ ｏｆｔｈｅ ｂｏｌｔｈｏｌｅ ｗ ｉｌｌｒｉｓｅ ｗ ｈｅｎ ｔｈｅ Ｕ －ｃｌａｍ ｐ ｆａｉｌｅｄ ｉｓ ｐｒｏｖｅｄ ｂｙ ｔｅｓｔａｎｄ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ．Ｓｏｍ ｅ ｑｕｅｓｔｉｏｎｓ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｐａｙ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ ｔｏ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆｌｅａｆｓｐｒｉｎｇ ｍ ａｎｕｆａｃｔｕｒｅ ａｎｄ ａｓｓｅｍ ｂｌｅ ａｒｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐａｐｅｒ． Ｋ ｅｙｗ ｏｒｄ：Ｌｅａｆｓｐｒｉｎｇ；Ｅ ｌｅｃｔｒｏ－ｍ ｅａｓｕｒｅ ｔｅｓｔ；Ｆｒａｃｔｕｒｅ ｐｒｏｂｌｅｍ
测点
第一片簧上 Ｕ 形螺栓连接处 第五片簧中心孔 第五片簧上 Ｕ 形螺栓连接处
夹紧 预应力 － １２
４６．６ － ２１．４
夹箍正常工作，施 加载荷 Ｐ＝６０００Ｎ ４４１
－ ７１．２ － ３７９．８
夹箍完全失效， 施 加载荷 Ｐ＝６０００Ｎ
５３２．４
－ ４２４ － ３３１．２
变仪和万能材料试验机， 如图 ３ 所示。
图 ３ 利用万能材料试验机进行测试 试验步骤： （ １） 钢板弹簧置于试验台架上， 按 设 计 扭 矩 ４５Ｎ·ｍ 扭 紧 Ｕ 形螺栓， 测出 Ｕ 形螺栓的应变值以及各测点的预应力； （ ２） 施加载荷 Ｐ ＝６０００Ｎ ， 测 出 正 常 工 作 时 各 测 点 的 应 变 及 刚度曲线； （ ３） 卸载， 松开 Ｕ 形螺栓， 模拟失效情况， 测出应变值； （ ４） 施加载荷 Ｐ＝６０００Ｎ ， 测出各测点的应变。 Ｕ 形螺栓扭紧后应力为 ２６３．４Ｍ Ｐａ， 施加载荷 Ｐ ＝６０００Ｎ 后， Ｕ 形螺栓 的 应 力 为 ２４５．８ Ｍ Ｐａ， 减 小 了 ６．６８％ ， 说 明 按 螺 栓 扭 矩 ４５Ｎ·ｍ 装配的夹紧力是足够的。 将夹箍正常工作和完全失效情况下的各测点应力进行对 比， 见表 １。
２ 计算验证
将实验数据与计算结果进行对比， 用集中载荷法［２］进行 计算。假设各片仅在片端接触， 各片之间力的传递也只在片 端进行。取钢板弹簧的一半进行计算， 根据前述假设建立模 型， 如图 ４ 所示。作用在第一片弹簧上的力为 Ｐ， 各片弹簧端 部的力为 Ｘ ２￣Ｘ ５。
《装备制造技术》２００７ 年第 ５ 期
断裂痕迹
图 １ 钢板弹簧断裂情况 图 １ 是某款微型汽车后悬钢板弹簧发生断裂的情况， 断裂 位置在中心孔处。钢板弹簧各片曲率不同， 装配时各片簧之间 有间隙， 中部是通过夹箍与车桥连接的， 当夹箍夹紧消除间隙 后， 相当于在 Ｕ 形螺栓连接处施加了一个约束， 不会产生变 形， 力不能传入夹紧区， 最大应力发生在片簧上与 Ｕ 形螺栓连 接处。中心孔处于低应力区， 正常情况下不会产生破坏。在钢板 弹簧的应力、刚度计算中， 夹紧区被视为无效长度不参与计算。 断裂是由于高应力引起的， 产生高应力的原因是夹紧力不 足时， Ｕ 形螺栓连接处产生变形， 力可以传入夹紧区导致中心 孔处应力增大， 加上应力集中效应， 容易发生破坏。笔者设计了 应力试验对上述判断进行验证。