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J I A N G S U U N I V E R S I T Y 读书报告 客车悬架钢板弹簧断裂失效分析 Failure Analysis of Bus leaf spring suspension 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 目 录 第一章 弹簧及弹簧的种类 1 1.1弹簧 1 1.2 弹簧的种类 1 第二章 板弹簧 2 第三章 弹簧钢 3 3.1国内外弹簧钢发展概况 3 3.2 弹簧钢的性能特点 4 3.3 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 7 5.1 悬架弹簧的热处理工艺 7 5.2 主要弹簧钢的热处理工艺 8 第六章 弹簧的服役条件和失效方式 9 6.1 弹簧的服役条件和应力状态 9 6.2 弹簧的失效方式 10 第七章 失效分析 10 7.1 失效分析概述 10 7.2 断口分析 10 7.3 弹簧钢失效分析所得出的结论 11 第八章 扫描电子显微镜 13 8.1 基本原理 13 8.2 扫描电镜的结构 14 参考文献 16 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 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（blade spring）：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 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Si2M n 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