鋼板彈簧異響的分析

潘青龍

（比亞迪汽車工業(yè)有限公司 518118）

鋼板彈簧總成由鋼板彈簧鋼片、中心螺栓、U 型螺栓、卡箍、降噪片、襯套、銷軸、尼龍墊圈、吊環(huán)總成、限位螺栓及安裝座等零部件組成（圖1）。具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、成本低廉、維修方便等優(yōu)點，既是懸架的彈性元件，又是懸架的導向裝置，集獨立懸架中縱向和橫向拉桿的功能于一身，其一端與車架鉸接，可傳遞各方向的力和力矩，并決定車輪的跳動軌跡，本身也具有一定的摩擦減振作用，廣泛應用于商用及部分乘用車型的非獨立懸架上[1]。

多片簧是由多片不等長、等寬等厚的鋼片疊加組成，主要用在卡車等低速大承載商用車輛及其他工程機械；少片簧是由1 ～4片等長、等寬、變截面（兩端薄中間厚）的鋼片疊加組成，具有質(zhì)量輕、壽命長、平順性和穩(wěn)定性好、運動噪聲小及長期使用變形小等優(yōu)點；部分采用少片簧的商用車車型在使用時頻繁出現(xiàn)鋼板彈簧異響問題，嚴重影響整車的駕乘體驗，經(jīng)過多次改進，目前已經(jīng)對板簧異響問題有較好的分析和解決方案。

1 板簧異響原因

1.1 降噪片磨損嚴重

降噪片裝在鋼板彈簧兩端之間的縫隙中，避免鋼板彈簧直接接觸相互摩擦，緩和載荷對鋼板彈簧的沖擊從而減小鋼板彈簧的磨損，消除因摩擦和振動產(chǎn)生的噪聲。當降噪片長時間磨損變薄之后鋼板彈簧之間會劇烈摩擦產(chǎn)生噪聲，在顛簸路面尤其明顯，更有甚者會導致卷耳處鋼片發(fā)生斷裂。

圖1 鋼板彈簧總成

1.2 降噪片選型不對

降噪片由高分子聚乙烯、ABS 工程塑料、橡膠、尼龍及聚氨酯等材質(zhì)構(gòu)成。根據(jù)實際軸荷匹配不同材質(zhì)不同尺寸的降噪片，材質(zhì)過軟容易造成降噪片被擠壓變形乃至破損，材質(zhì)過硬則導致不耐磨，外形尺寸不合理會使用壽命較短等問題。

1.3 鋼板彈簧扭曲變形

鋼板彈簧一般選用55Si2Mn、60CrMn、60CrMn B、65Mn、60Si2MnA 等鋼材冷軋成型的扁平長方形的鋼板經(jīng)過淬火、回火等表面硬化處理后，以數(shù)片疊加在一起組成。但在經(jīng)過繁雜的加工工序過程中，鋼板彈簧本身無法避免的會產(chǎn)生一定的形變和尺寸偏差。鋼板彈簧之間縫隙、左右間距不一致、簧片錯位,導致鋼板彈簧與卡箍干涉磨損、降噪片受力不均異常磨損、鋼板彈簧安裝座尼龍墊圈出現(xiàn)異常磨損等故障，都會直接或間接導致鋼板彈簧異響。

1.4 鋼板彈簧安裝座及吊環(huán)設計配合及裝配不合理

鋼板彈簧一端通過銷軸與安裝座連接，另一端通過銷軸連接鋼板彈簧吊環(huán)，吊環(huán)上端再通過銷軸鉸接在鋼板彈簧安裝座上，可傳遞車輛行駛時橫向、縱向及其他各方向的力和力矩，并決定車輪的跳動軌跡，是主要的運動及旋轉(zhuǎn)部件。一旦在設計配合裝配過程中存在問題很容易導致配合及接觸面處發(fā)生故障及異響（圖2）。

（1）安裝零部件尺寸未標注形位公差，安裝孔位同心度與垂直度不足，導致鋼板彈簧安裝難以達到設計狀態(tài)，受力狀態(tài)異常，導致異響。

（2）配合尺寸公差不合理、配合間隙偏大，車輛行駛過程中，零部件之間易產(chǎn)生相對運動導致異響。

（3）零部件配合面粗糙度設計不合理，導致結(jié)合面產(chǎn)生異常磨損、裂紋進而產(chǎn)生異響。

（4）設計緊固力矩不合理，緊固力矩過大導致螺栓產(chǎn)生塑性形變或者結(jié)合面壓緊力過大產(chǎn)生撕裂等結(jié)構(gòu)破壞，緊固力矩過小導致螺栓容易發(fā)生松動，或者結(jié)合面壓緊力不足，松曠進而導致異響。

1.5 裝配不良

裝配不良就是沒有嚴格按規(guī)定的技術(shù)要求組裝，導致總成各項功能無法實現(xiàn)，故障頻發(fā)和過早失效。裝配的工作量占整體產(chǎn)品制造工作量的30%～40%，直接影響產(chǎn)品工藝、質(zhì)量和生產(chǎn)效率，所以提高裝配工作的效率和質(zhì)量，對縮短產(chǎn)品制造周期、降低生產(chǎn)及售后成本等，都具有重要的意義。除以上因素，產(chǎn)生鋼板彈簧異響的原因還與車輛使用環(huán)境、維修保養(yǎng)情況、駕駛習慣等因素有關(guān)。

圖2 吊環(huán)總成安裝示意圖

2 板簧異響解決措施

2.1 優(yōu)化降噪片材料和結(jié)構(gòu)

針對鋼板彈簧降噪片磨損過快、強度不足導致形變破損等問題，目前開發(fā)了一種新結(jié)構(gòu)降噪片，材料更換為8 mm 厚的橡膠墊片：尺寸比原降噪片大，為110 mm×58 mm（原降噪片為40 mm×58 mm），底部加以金屬材質(zhì)基板用來增加結(jié)構(gòu)強度提高抗沖擊性能。

截止目前安裝新降噪片的車型試驗結(jié)果相比過去都有很大改善，降噪片驗證折合里程均超過20 萬km，均未出現(xiàn)明顯異響等問題，遠超最初的3 萬～6 萬km 的設計使用壽命。

2.2 鋼板彈簧安裝零部件尺寸公差優(yōu)化

針對零部件形位公差設計不合理、配合尺寸公差不合理及設計緊固力矩不合理等問題，解決方法如下。

（1）優(yōu)化鋼板彈簧安裝零部件技術(shù)要求圖紙中的形位公差精度，確保安裝孔位同心度與垂直度等要求。

（2）優(yōu)化零部件技術(shù)要求圖紙中具體的基軸制和基孔制配合公差，確保不會出現(xiàn)配合不合理導致的間隙過大和過小的情況出現(xiàn)。

（3）優(yōu)化零部件技術(shù)要求圖紙中關(guān)于接觸面表面粗糙度的數(shù)值，確保結(jié)合面不會出現(xiàn)因不合理導致的過早磨損的問題。

（4）優(yōu)化零部件緊固力矩，避免出現(xiàn)因緊固力矩不合理導致的壓緊面撕裂，螺栓塑性變形以及松動的情況出現(xiàn)。

2.3 加強生產(chǎn)品控管理

鋼板彈簧總成由很多零部件組裝而成，一旦出現(xiàn)由于個別原材料的來料不良和組裝時的裝配不良導致的不良品流至客戶手中，將會大大提高售后的壓力和成本，并造成難以挽回的負面影響，所以應嚴格要求生產(chǎn)品控的良品率和下線檢測。

加強SQE 供貨商管理工程師對供貨商的管理、審核、跟蹤和開發(fā)，保證供應商所供原材料的質(zhì)量，以及質(zhì)量缺陷引發(fā)的問題及時反饋、改善、實施等。加強IQC 進貨檢驗，用科學可靠的抽檢方法和驗收制度，確保外購物料合格。加強IPQC 產(chǎn)品從物料投入到產(chǎn)品最終包裝過程的品質(zhì)控制，對各工序的產(chǎn)品質(zhì)量進行抽檢、對各工序的操作人員的作業(yè)方式和方法進行檢查、對控制計劃中的內(nèi)容進行點檢。

除此之外也應加大對相應崗位的諸如作業(yè)指導書等體系流程文件的制定和管控等措施，從管理方面提升整體產(chǎn)品品質(zhì)。

2.4 按照設計要求使用、維修和保養(yǎng)

正確使用車輛，嚴禁超載并避免激烈駕駛，定期檢查各個零部件及總成的狀態(tài)，按時對鋼板彈簧總成及其他總成維護和保養(yǎng)，確保其能保持良好的狀態(tài)持續(xù)為我們服務。嚴格按照《維修手冊》規(guī)定，及時維修或更換失效零部件。在自然環(huán)境比較惡劣的地區(qū)使用時應提高車輛及相關(guān)總成維修保養(yǎng)的頻次和程度。

2.5 試驗及驗證

整車上所有的零部件在設計出來后幾乎都要經(jīng)歷從零部件級試驗，系統(tǒng)總成級臺架試驗到最終整車級道路可靠性試驗和性能試驗這一系列的驗證過程。相應的通過制定正確的試驗方法，合理的通過這些零部件試驗、臺架試驗、整車等試驗，也能夠充分暴露出零部件的各種不足和缺陷，然后再通過試驗得出相應的數(shù)據(jù)及結(jié)論反饋到設計方面，有針對性的進行優(yōu)化和改進，再進行驗證和再改進，實現(xiàn)從設計到驗證一個完整的閉環(huán)，最終使產(chǎn)品的可靠性等各方面性能達到最優(yōu)化。與此同時相應的試驗方法和標準也需持續(xù)的優(yōu)化和改進，以達到與時俱進和充分的驗證目的。

3 結(jié)束語

綜上所述，造成鋼板彈簧異響的因素非常多，涉及各個方面，完全解決鋼板彈簧異響的問題也非易事，但我們可以從設計、制造、裝配和驗證等方面進行優(yōu)化改進，從使用、維護、保養(yǎng)等方面進行有效預防，從各方面綜合考慮，用科學的方法和嚴謹態(tài)度去分析和解決，對癥下藥，終究可以很好的解決鋼板彈簧異響的問題。