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平衡悬架的失效分析

张洪宝

摘要：平衡悬架在实际使用的过程中各个部件很容易发生失效，究其原因是在

实际使用的过程中常常出现严重超载的现象，致使平衡悬架轴断裂等失效形式。

针对这样的现象，本文对各部件的失效进行理论分析后，建立CAE模型进行数值

分析，又与实际的失效形式对比，并提出了相应的解决措施。

关键字：平衡悬架；CAE；失效；解决措施

TheResearchofBalancesuspensionfailureform

ZhangHongbao

（BeijingasimcoindustrialtechnologyCo.LTD，100015,BeiJing）

Abstract：EachpartofBalancesuspensionarelikelytobecomeinvalidinactual

using,thereasonisintheprocessofactualuseitoftenseveresoverloading

phenomenon,toleaadthebalancesuspensionshaftfractured,bushingearlyweared

andsoonfailureformsetc.Accordingtothisphenomenon,thispaperanalysiseach

failureformsofparts,thencreatemodleofCAEtoanalysis,andconparewithactual

failureforms,atlastputforwardthecorrespondingmeasures.

Keyword：balancesuspension;CAE;failureanalysis;correspondingmeasures

0.前言

任何多轴汽车的全部车轮如果都是单独地刚性悬挂在车架上，则在不平的道

路上行驶时将不能保证所有车轮同时接触地面。当有弹性悬架而道路不平度较小

时，虽然不一定会出现车轮悬空现象，但各个车轮之间的垂直载荷分配比例会有

很大的改变。个别车轮对地面的附着力也随之变小甚至变为零。转向车轮遇此情

况将使汽车操纵能力大大降低，甚至失去操纵能力；驱动车轮遇此情况不能产生

足够的驱动力。此外，还会使其他车轮有超载的危险。

若将两个车桥（如三轴汽车的中桥和后桥）装在平衡杆的两端，而将平衡杆

中部与车架作铰链式连接，则一个车桥抬高将使另一个车桥降低。而且，由于平

衡杆两臂等长，两个车桥的垂直载荷在任何情况下都相等，不会产生个别车轮悬

空的情况。这种能保证中、后桥车轮垂直载荷相等的悬架，称为平衡悬架。它一

般可分为等臂式平衡悬架及摆臂式平衡悬架两种形式。

1.失效形式及原因

1.1平衡悬架失效模式

1）支架-平衡悬架：在与车架的安装法兰上及过渡区附近发生断裂，

2）平衡悬架轴:在轴径的过渡处断裂。

3）钢板弹簧座-平衡悬架：在钢板弹簧U形螺栓安装孔处断裂。

4）衬套-平衡悬架钢板弹簧座：早期磨损与抱瓦。

1.2产生失效的原因

上述失效模式产生的主要原因是用户严重超载，若设计载货量为16吨，实

际用户装载已达到50吨以上，使平衡悬架失效，其失效的主要原因为早期发生

衬套失效，即：早期磨损和抱瓦，轴套早期磨损后使轴瓦与平衡悬架轴间隙过大，

增加了平衡悬架中各零部件所承受的冲击载荷；轴瓦抱死，增加了平衡悬架中各

零部件所承受的弯曲力矩，使支架-平衡悬架、平衡悬架轴、钢板弹簧座等零件

失效。

2理论失效分析

2.1支架-平衡悬架失效模式分析

（1）由于用户严重超载，在路况极其恶劣的条件下，受到冲击载荷的作用，发

生脆性断裂。

（2）支架安装法兰的上平面全部为加工表面，由于铸件存在内应力，在加工后，

因应力的变化，使安装法兰变形，其平面度要大于0.5mm，同时与它相连接的车

架为冲压件，其平面度也要在0.5mm以上，支架在装配到车架上时，因安装平面

过大，同时两联接件的平面度大，连接螺栓存在假力矩，在车辆行驶过程中，由

于铸件内应力的消失和边梁的变形，使连接螺栓松动，造成支架的安装法兰断裂。

（3）在衬套磨损时，增加支架所受的弯曲载荷和冲击载荷使，导致其断裂。

2.2平衡悬架轴失效模式分析

（1）当用户严重超载时，使轴瓦抱死，钢板弹簧座不能灵活转动，在路面凸凹

不平时，此时中桥和后桥一侧的两车轮，只有其中一个单独受力，车轮不能同时

接触地面，从而导致平衡悬架轴既受剪切力又承受扭转力矩，使平衡悬架轴断裂。

（2）由于用户严重超载，使轴瓦与平衡悬架轴的间隙逐渐扩大，有的甚至已无

减摩层，此时，导致平