客车悬架钢板弹簧断裂失效分析

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1、JIANGSUUNIVERSITY读书报告客车悬架钢板弹簧断裂失效分析FailureAnalysisofBusleafspringsuspension学院名称：材料科学与工程学院专业班级：金属材料工程0701学生姓名：刘杰指导教师姓名：陈康敏指导教师职称：副教授2011年6月17目录第一章弹簧及弹簧的种类11.1弹簧11.2弹簧的种类1第二章板弹簧2第三章弹簧钢33.1国内外弹簧钢发展概况33.2弹簧钢的性能特点43.3弹簧钢的发展趋势5第四章弹簧钢中各合金元素的作用5第五章弹簧钢的热处理工艺75.1悬架弹簧的热处理工艺75.2主要弹簧钢的热处理工艺8第六章弹簧的服役条件

2、和失效方式96.1弹簧的服役条件和应力状态96.2弹簧的失效方式10第七章失效分析107.1失效分析概述107.2断口分析107.3弹簧钢失效分析所得出的结论11第八章扫描电子显微镜138.1基本原理138.2扫描电镜的结构14参考文献1617第一章弹簧及弹簧的种类1.1弹簧弹簧的机械特性是：一旦施加外力，它就发生弹性变形，吸收并积蓄能量；如果外力取消，它会把吸收的能量释放出来并恢复原形。为此，弹簧可用来吸收振动和缓和冲击；利用其恢复力产生动力或恢复原位；用来连接物件等等。车辆与轨道、接触网或其他车辆动态接触时，车辆各部件的相互接触点或面上多会受到力。为了缓冲这些接触部位

3、的力，以维持圆滑的接触，并把部件的强度保持在适当的水平以实现小型轻量化，在车辆各部分使用了许多各种形式的弹簧。1.2弹簧的种类(1)螺旋弹簧将钢棒或钢丝卷成螺旋形就是螺旋弹簧，这在车辆上用的最多。用轴弹簧和枕弹簧的情况下，大多数还同时使用吸收振动的减振器。(2)板弹簧板弹簧是利用可弯曲的钢板制成的弹簧，也有用多层重叠制成的多层板弹簧。新干线电动车组的轴箱使用多层板弹簧，这种弹簧弯曲时多层板之间产生的滑动摩擦可吸收振动，但这种摩擦不稳定，而且板弹簧较重，最近几乎不用了。(3)扭曲弹簧扭曲弹簧是利用轴的扭曲制成的弹簧，多数称为扭力棒。用于转向架抗侧滚，其结构极简单。牵引电动机

4、的扭轴也兼作弹性联轴器。(4)盘弹簧盘弹簧是具有圆锥斜面的环状弹簧，由内环和外环组成，尺寸较大的可吸收较大能量，用作连接器的缓冲器。(5)涡卷弹簧涡卷弹簧是用薄的细长钢片卷制成的弹簧，一般称为钟表弹簧。直流牵引电动机刷握上通常使用这种弹簧。(6)碟形弹簧17碟形弹簧的形状如碟子底部，其受力方向较薄的弹性系数较大。用于缓和轴向冲击。(7)减振橡胶是利用橡胶弹性制成的弹簧，它能对付三个方向(即X、Y、Z轴方向）的振动，也具有衰减元件。它较容易安装且使用方便。但耐候性比金属弹簧差，使用温度范围也较窄。除用于机械中防振之外，也在轴弹簧或联轴器的缓冲弹簧中应用。（8)空气弹簧空气弹

5、簧是利用空气的压缩性制作的弹簧，使用中其弹性系数可以控制。有膜片型和波纹管型两种。在车辆的枕弹簧中广泛使用，不仅吸收上下振动，还可用来调整车辆地板面的高度。又因其弹性系数正比于荷重变化，故车体的振动频率变化不大。通过将辅助空气室的空间适当缩小便可使振动得以衰减，所以不必再使用减振器。另外，空气弹簧不仅上下动作，而且横向也起作用，因此可以适当地设定转向架的转动刚性。另外它还用于车体倾斜装置[1]。第二章板弹簧板弹簧（bladespring）：由不少于1片的弹簧钢叠加组合而成的板状弹簧。板弹簧按外形分类：（1）椭圆形板弹簧（2）半椭圆形板弹簧（3）四分之一椭圆形板弹簧（4）片

6、弹簧。椭圆形板弹簧、半椭圆形板弹簧及四分之一椭圆形板弹簧均为组合型式的板弹簧，依靠板与板之间的摩擦力而具有较高的缓冲和减振性能，广泛应用于汽车、拖拉机和铁道车辆的悬架系统；片弹簧为单片弹簧钢，多用于机械设备和仪器仪表中压紧工作部件,见图1.。17  图1各种板弹簧第三章弹簧钢3.1国内外弹簧钢发展概况中国的弹簧钢在20世纪50年代曾参照前苏联的弹簧钢牌号，主体为Si2Mn系列的弹簧钢，由于Si2Mn系弹簧钢存在淬透性低的缺点，随着国民经济的快速发展，已不能满足中国工业发展的需要，后经1977年、1984年两次修订，删除了一些无用的牌号，增加了高淬透性Cr2Mn系弹簧钢。目

7、前生产使用并列入GBöT1222—2007中的弹簧钢有15个钢种，其化学成分见表1。17美国弹簧钢无论是种类还是数量都比较多,但经常使用的钢种是9260、9254、5160和改进型5160等,尤以5160(H)和9260应用最广、产量最大美国弹簧钢无论是种类还是数量都比较多，但经常使用的钢种是9260、9254、5160和改进型5160等，尤以5160(H)和9260应用最广、产量最大。日本弹簧钢标准JISG4801中收入9个钢种。1984年修订JISG4801时，由于弹簧钢SUP4没有实用价值而被删掉,SUP3也只是作为铁道