探討加強板對提高后橋縱臂支座強度的可行性方案

王因杰

摘 要：整車產(chǎn)品質(zhì)量對銷售市場有重要影響，零件的可靠性對整車產(chǎn)品質(zhì)量起關鍵作用。因此，提高零件的強度成為提高零件的可靠性有效途徑。該文主要探討加強板對提高零件強度的方法，通過采用不同結構的加強板，模擬整車受力分析，尋找提高零件強度的最佳的可行方案。

關鍵詞：加強板 后橋 縱臂支座 強度

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）07（b）-0069-02

我司研發(fā)的CN100車輛在海南試驗場進行可靠性道路試驗1.8萬公里后，懸掛系統(tǒng)中的后橋縱臂支座出現(xiàn)疲勞性開裂現(xiàn)象，因后橋縱臂支座起支承后減震器與車身連接的作用，縱臂支座開裂使得減震器的減震性能失效，削弱了整車的舒適性能。

1 方案可行性分析

1.1 故障現(xiàn)象分析

我們對后橋縱臂支座開裂問題進行系統(tǒng)性分析，從故障現(xiàn)象看，后橋縱臂支座開裂出現(xiàn)在支座與減震器連接的支架上，裂縫疑似鈑金件受力被撕裂現(xiàn)象，裂縫長達20 mm。

1.1.1 故障確認

后橋縱臂支座開裂位置不是在焊縫處，而是在焊瘤的邊緣位置（焊縫與母材的過渡區(qū)）。

1.1.2 斷口分析

見圖3，⑦區(qū)域是焊接過渡區(qū)域，產(chǎn)生應力集中，有零件開裂的“人”字裂紋痕跡，屬于疲勞裂紋源區(qū)；②⑤是主裂紋，①③、④⑥是次裂紋（其他裂紋標注省略），裂紋發(fā)展方向與縱臂支座受到汽車重力產(chǎn)生的主應力方向一致；⑨區(qū)域是疲勞裂紋擴展區(qū)域，⑩區(qū)域是疲勞裂紋終斷區(qū)域。

1.1.3 焊縫分析

見圖4，斷口位置遠離焊縫位置（約5 cm），金相組織圖片亦顯示焊接過渡區(qū)域平穩(wěn)，可見焊縫質(zhì)量不是縱臂支座開裂的影響因素。

1.1.4 理化分析

零件材料為SAPH400，經(jīng)檢測，化學成分、力學性能均符合標準要求。（見表1）

1.1.5 零件強度校核

模擬整車工況，沿減震器軸向方向對縱臂支座減震器銷施加3KN載荷，對單獨的縱臂支座，應力集中點的應力值為166 MPa、182 MPa；對整車懸掛系統(tǒng)的縱臂支座，應力集中點的應力值為156 MPa、209 MPa、178 MPa。應力集中位置正好是縱臂支座開裂位置，有較大的應力集中區(qū)域。（見圖5）

1.2 改進方案

針對以上分析，決定在縱臂支座中增加加強板，以提高縱臂支座零件強度。

1.2.1 方案一：增加單面加強板

增加單面加強板，與支座左右側面通過焊接局部連接，經(jīng)模擬受力分析，對后橋縱臂支座單個零件分析時，原裂縫處的應力為164 MPa；對整車懸掛系統(tǒng)零件分析時，原裂縫處的應力為160 MPa。（見圖6）

1.2.2 方案二：增加長加強板

增加長加強板，與支座左右側面通過焊接整體連接， 經(jīng)模擬受力分析，對后橋縱臂支座單個零件分析時，原裂縫處的應力為147 MPa；對整車懸掛系統(tǒng)零件分析時，原裂縫處的應力為161 MPa。（見圖7）

1.2.3 方案三：增加工字型加強板

增加工字型加強板，與支座左右側面及減震器安裝銷通過焊接整體連接，經(jīng)模擬受力分析，對后橋縱臂支座單個零件分析時，原裂縫處的應力為143 MPa；對整車懸掛系統(tǒng)零件分析時，原裂縫處的應力為158 MPa。

通過對比，發(fā)現(xiàn)方案三中增加了工字型加強板之后，不管是對后橋縱臂支座單個零件，還是對整車懸掛系統(tǒng)零件而言，原裂縫處的應力都最小，應力集中區(qū)域最小，安全系數(shù)最高。（見圖8）

1.3 方案實施

以上方案三在后橋縱臂支座中合理增加了工字型加強板，提高了縱臂支座零件強度，經(jīng)生產(chǎn)正式合格零件，并裝車進行可靠性道路試驗，懸掛系統(tǒng)中的后橋縱臂支座不再出現(xiàn)疲勞性開裂現(xiàn)象，有效解決了后橋縱臂支座開裂問題。

2 結語

通過對后橋縱臂支座開裂故障件進行失效分析，合理制定解決方案，并運用分析軟件進行受力分析，確定最優(yōu)方案，最終解決了后橋縱臂支座開裂問題?？梢?，加強板的合理選擇，對提高零件整體強度起到重要作用。

參考文獻

[1] 戴國欣.鋼結構[M].武漢理工大學出版社，2007.

[2] 商曉京，劉宇翔.焊接技術[M].中國勞動社會保障出版社，2013.

[3] 任頌贊.鋼鐵金相圖譜[M].上?？茖W技術文獻出版社，2003.

[4] 胡世炎.機械失效分析手冊[M].四川科學技術出版社，1989.

[5] 孟廣哲.焊接結構強度和斷裂[M].機械工業(yè)出版社，1986.

[6] 張彥華.焊接強度分析[M].西北工業(yè)大學出版社，2011.endprint

摘 要：整車產(chǎn)品質(zhì)量對銷售市場有重要影響，零件的可靠性對整車產(chǎn)品質(zhì)量起關鍵作用。因此，提高零件的強度成為提高零件的可靠性有效途徑。該文主要探討加強板對提高零件強度的方法，通過采用不同結構的加強板，模擬整車受力分析，尋找提高零件強度的最佳的可行方案。

關鍵詞：加強板 后橋 縱臂支座 強度

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）07（b）-0069-02

我司研發(fā)的CN100車輛在海南試驗場進行可靠性道路試驗1.8萬公里后，懸掛系統(tǒng)中的后橋縱臂支座出現(xiàn)疲勞性開裂現(xiàn)象，因后橋縱臂支座起支承后減震器與車身連接的作用，縱臂支座開裂使得減震器的減震性能失效，削弱了整車的舒適性能。

1 方案可行性分析

1.1 故障現(xiàn)象分析

我們對后橋縱臂支座開裂問題進行系統(tǒng)性分析，從故障現(xiàn)象看，后橋縱臂支座開裂出現(xiàn)在支座與減震器連接的支架上，裂縫疑似鈑金件受力被撕裂現(xiàn)象，裂縫長達20 mm。

1.1.1 故障確認

后橋縱臂支座開裂位置不是在焊縫處，而是在焊瘤的邊緣位置（焊縫與母材的過渡區(qū)）。

1.1.2 斷口分析

見圖3，⑦區(qū)域是焊接過渡區(qū)域，產(chǎn)生應力集中，有零件開裂的“人”字裂紋痕跡，屬于疲勞裂紋源區(qū)；②⑤是主裂紋，①③、④⑥是次裂紋（其他裂紋標注省略），裂紋發(fā)展方向與縱臂支座受到汽車重力產(chǎn)生的主應力方向一致；⑨區(qū)域是疲勞裂紋擴展區(qū)域，⑩區(qū)域是疲勞裂紋終斷區(qū)域。

1.1.3 焊縫分析

見圖4，斷口位置遠離焊縫位置（約5 cm），金相組織圖片亦顯示焊接過渡區(qū)域平穩(wěn)，可見焊縫質(zhì)量不是縱臂支座開裂的影響因素。

1.1.4 理化分析

零件材料為SAPH400，經(jīng)檢測，化學成分、力學性能均符合標準要求。（見表1）

1.1.5 零件強度校核

模擬整車工況，沿減震器軸向方向對縱臂支座減震器銷施加3KN載荷，對單獨的縱臂支座，應力集中點的應力值為166 MPa、182 MPa；對整車懸掛系統(tǒng)的縱臂支座，應力集中點的應力值為156 MPa、209 MPa、178 MPa。應力集中位置正好是縱臂支座開裂位置，有較大的應力集中區(qū)域。（見圖5）

1.2 改進方案

針對以上分析，決定在縱臂支座中增加加強板，以提高縱臂支座零件強度。

1.2.1 方案一：增加單面加強板

增加單面加強板，與支座左右側面通過焊接局部連接，經(jīng)模擬受力分析，對后橋縱臂支座單個零件分析時，原裂縫處的應力為164 MPa；對整車懸掛系統(tǒng)零件分析時，原裂縫處的應力為160 MPa。（見圖6）

1.2.2 方案二：增加長加強板

增加長加強板，與支座左右側面通過焊接整體連接， 經(jīng)模擬受力分析，對后橋縱臂支座單個零件分析時，原裂縫處的應力為147 MPa；對整車懸掛系統(tǒng)零件分析時，原裂縫處的應力為161 MPa。（見圖7）

1.2.3 方案三：增加工字型加強板

增加工字型加強板，與支座左右側面及減震器安裝銷通過焊接整體連接，經(jīng)模擬受力分析，對后橋縱臂支座單個零件分析時，原裂縫處的應力為143 MPa；對整車懸掛系統(tǒng)零件分析時，原裂縫處的應力為158 MPa。

通過對比，發(fā)現(xiàn)方案三中增加了工字型加強板之后，不管是對后橋縱臂支座單個零件，還是對整車懸掛系統(tǒng)零件而言，原裂縫處的應力都最小，應力集中區(qū)域最小，安全系數(shù)最高。（見圖8）

1.3 方案實施

以上方案三在后橋縱臂支座中合理增加了工字型加強板，提高了縱臂支座零件強度，經(jīng)生產(chǎn)正式合格零件，并裝車進行可靠性道路試驗，懸掛系統(tǒng)中的后橋縱臂支座不再出現(xiàn)疲勞性開裂現(xiàn)象，有效解決了后橋縱臂支座開裂問題。

2 結語

通過對后橋縱臂支座開裂故障件進行失效分析，合理制定解決方案，并運用分析軟件進行受力分析，確定最優(yōu)方案，最終解決了后橋縱臂支座開裂問題?？梢姡訌姲宓暮侠磉x擇，對提高零件整體強度起到重要作用。

參考文獻

[1] 戴國欣.鋼結構[M].武漢理工大學出版社，2007.

[2] 商曉京，劉宇翔.焊接技術[M].中國勞動社會保障出版社，2013.

[3] 任頌贊.鋼鐵金相圖譜[M].上?？茖W技術文獻出版社，2003.

[4] 胡世炎.機械失效分析手冊[M].四川科學技術出版社，1989.

[5] 孟廣哲.焊接結構強度和斷裂[M].機械工業(yè)出版社，1986.

[6] 張彥華.焊接強度分析[M].西北工業(yè)大學出版社，2011.endprint

摘 要：整車產(chǎn)品質(zhì)量對銷售市場有重要影響，零件的可靠性對整車產(chǎn)品質(zhì)量起關鍵作用。因此，提高零件的強度成為提高零件的可靠性有效途徑。該文主要探討加強板對提高零件強度的方法，通過采用不同結構的加強板，模擬整車受力分析，尋找提高零件強度的最佳的可行方案。

關鍵詞：加強板 后橋 縱臂支座 強度

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）07（b）-0069-02

我司研發(fā)的CN100車輛在海南試驗場進行可靠性道路試驗1.8萬公里后，懸掛系統(tǒng)中的后橋縱臂支座出現(xiàn)疲勞性開裂現(xiàn)象，因后橋縱臂支座起支承后減震器與車身連接的作用，縱臂支座開裂使得減震器的減震性能失效，削弱了整車的舒適性能。

1 方案可行性分析

1.1 故障現(xiàn)象分析

我們對后橋縱臂支座開裂問題進行系統(tǒng)性分析，從故障現(xiàn)象看，后橋縱臂支座開裂出現(xiàn)在支座與減震器連接的支架上，裂縫疑似鈑金件受力被撕裂現(xiàn)象，裂縫長達20 mm。

1.1.1 故障確認

后橋縱臂支座開裂位置不是在焊縫處，而是在焊瘤的邊緣位置（焊縫與母材的過渡區(qū)）。

1.1.2 斷口分析

見圖3，⑦區(qū)域是焊接過渡區(qū)域，產(chǎn)生應力集中，有零件開裂的“人”字裂紋痕跡，屬于疲勞裂紋源區(qū)；②⑤是主裂紋，①③、④⑥是次裂紋（其他裂紋標注省略），裂紋發(fā)展方向與縱臂支座受到汽車重力產(chǎn)生的主應力方向一致；⑨區(qū)域是疲勞裂紋擴展區(qū)域，⑩區(qū)域是疲勞裂紋終斷區(qū)域。

1.1.3 焊縫分析

見圖4，斷口位置遠離焊縫位置（約5 cm），金相組織圖片亦顯示焊接過渡區(qū)域平穩(wěn)，可見焊縫質(zhì)量不是縱臂支座開裂的影響因素。

1.1.4 理化分析

零件材料為SAPH400，經(jīng)檢測，化學成分、力學性能均符合標準要求。（見表1）

1.1.5 零件強度校核

模擬整車工況，沿減震器軸向方向對縱臂支座減震器銷施加3KN載荷，對單獨的縱臂支座，應力集中點的應力值為166 MPa、182 MPa；對整車懸掛系統(tǒng)的縱臂支座，應力集中點的應力值為156 MPa、209 MPa、178 MPa。應力集中位置正好是縱臂支座開裂位置，有較大的應力集中區(qū)域。（見圖5）

1.2 改進方案

針對以上分析，決定在縱臂支座中增加加強板，以提高縱臂支座零件強度。

1.2.1 方案一：增加單面加強板

增加單面加強板，與支座左右側面通過焊接局部連接，經(jīng)模擬受力分析，對后橋縱臂支座單個零件分析時，原裂縫處的應力為164 MPa；對整車懸掛系統(tǒng)零件分析時，原裂縫處的應力為160 MPa。（見圖6）

1.2.2 方案二：增加長加強板

增加長加強板，與支座左右側面通過焊接整體連接， 經(jīng)模擬受力分析，對后橋縱臂支座單個零件分析時，原裂縫處的應力為147 MPa；對整車懸掛系統(tǒng)零件分析時，原裂縫處的應力為161 MPa。（見圖7）

1.2.3 方案三：增加工字型加強板

增加工字型加強板，與支座左右側面及減震器安裝銷通過焊接整體連接，經(jīng)模擬受力分析，對后橋縱臂支座單個零件分析時，原裂縫處的應力為143 MPa；對整車懸掛系統(tǒng)零件分析時，原裂縫處的應力為158 MPa。

通過對比，發(fā)現(xiàn)方案三中增加了工字型加強板之后，不管是對后橋縱臂支座單個零件，還是對整車懸掛系統(tǒng)零件而言，原裂縫處的應力都最小，應力集中區(qū)域最小，安全系數(shù)最高。（見圖8）

1.3 方案實施

以上方案三在后橋縱臂支座中合理增加了工字型加強板，提高了縱臂支座零件強度，經(jīng)生產(chǎn)正式合格零件，并裝車進行可靠性道路試驗，懸掛系統(tǒng)中的后橋縱臂支座不再出現(xiàn)疲勞性開裂現(xiàn)象，有效解決了后橋縱臂支座開裂問題。

2 結語

通過對后橋縱臂支座開裂故障件進行失效分析，合理制定解決方案，并運用分析軟件進行受力分析，確定最優(yōu)方案，最終解決了后橋縱臂支座開裂問題?？梢姡訌姲宓暮侠磉x擇，對提高零件整體強度起到重要作用。

參考文獻

[1] 戴國欣.鋼結構[M].武漢理工大學出版社，2007.

[2] 商曉京，劉宇翔.焊接技術[M].中國勞動社會保障出版社，2013.

[3] 任頌贊.鋼鐵金相圖譜[M].上?？茖W技術文獻出版社，2003.

[4] 胡世炎.機械失效分析手冊[M].四川科學技術出版社，1989.

[5] 孟廣哲.焊接結構強度和斷裂[M].機械工業(yè)出版社，1986.

[6] 張彥華.焊接強度分析[M].西北工業(yè)大學出版社，2011.endprint