板簧
編輯板簧是一種簡單形式的彈簧,常用于輪式車輛的懸架。最初稱為疊層彈簧或馬車彈簧,有時也稱為半橢圓彈簧、橢圓彈簧或推車彈簧,是最古老的彈簧形式之一,于17世紀中葉出現在法國的馬車上,形式為兩部分的彎頭彈簧(如里斯本的示例),并從那里遷移到英國和德國。板簧采用矩形橫截面的細長弧形彈簧鋼的形式。在最常見的配置中,圓弧的中心為車軸提供位置,而在任一端形成的環用于連接到車輛底盤。對于非常重的車輛,板簧可以由幾片疊放在彼此頂部的幾層葉片制成,通常葉片逐漸變短。板簧可以起到定位和一定程度的阻尼以及彈簧功能。雖然中間層摩擦提供了阻尼作用,但它沒有得到很好的控制,并導致懸架運動產生粘滯。出于這個原因,一些制造商使用了單片彈簧。板簧可以在兩端直接連接到框架上,也可以直接連接在一端,通常是前面,另一端通過卸扣連接,短擺臂。卸扣承擔了板簧在壓縮時伸長的趨勢,從而使彈性更柔軟。卸扣為板簧提供了一定程度的靈活性,使其在承受重載時不會失效。一些彈簧終止于凹形端,稱為勺形端(現在很少使用),用于承載旋轉部件。在許多1990年代末和2000年代初的卡車中,板簧連接到HinkleBeam球形接頭。板簧在汽車中得到了現代發展。2016款沃爾沃XC90采用高科技復合材料制成的橫向鋼板彈簧,該解決方案類似于C7雪佛蘭克爾維特。這意味著一個直板簧,它緊緊地固定在底盤上,彈簧的末端用螺栓固定在車輪懸架上,以使彈簧在每個車輪上獨立工作。這意味著懸架比傳統裝置更小、更平坦、更輕。
板簧的歷史
編輯有各種各樣的板簧,通常使用橢圓這個詞。1804年由英國發明家ObadiahElliott獲得專利的橢圓或全橢圓板簧指的是在其尖端連接的兩個圓弧。這在上弧的頂部中心連接到框架,底部中心連接到活動懸架組件,例如實心前軸。這種設計通常需要額外的懸架組件,例如拖臂,但對于Hotchkiss驅動器中使用的半橢圓板簧則不需要。這采用了較低的弧線,因此得名。四分之一橢圓形彈簧通常將最厚的葉片堆疊部分插入短梯架側片的后端,自由端連接到差速器上,就像1920年代的奧斯汀七號一樣。作為非橢圓板簧的一個例子,福特T型車的差速器上有多個板簧,這些板簧呈軛形彎曲。作為阻尼器(減震器)的替代品,一些制造商在金屬葉片之間鋪設了非金屬板,例如木材。Elliot的發明徹底改變了馬車的設計和構造,不再需要沉重的棲木,使在崎嶇道路上的運輸更快、更容易、更便宜。板簧在汽車上非常普遍,直到1970年代歐洲和日本以及1970年代后期在美國轉向前輪驅動時,更復雜的懸架設計讓汽車制造商使用螺旋彈簧代替。如今,板簧仍用于重型商用車輛,例如貨車和卡車、SUV和鐵路車廂。對于重型車輛,它們具有將負載更廣泛地分布在車輛底盤上的優勢,而螺旋彈簧將其轉移到一個點。與螺旋彈簧不同,板簧還位于后軸,無需縱臂和Panhard桿,從而在簡單的活動軸后懸架中節省成本和重量。片簧相對于螺旋彈簧的另一個優點是片簧的端部可以沿著確定的路徑被引導。更現代的實現是拋物線板簧。這種設計的特點是較少的葉子,其厚度從中心到末端按照拋物線變化。這種設計的目的是減少葉片間的摩擦,因此葉片之間僅在端部和連接軸的中心處接觸。墊片可防止其他點的接觸。除了減輕重量之外,拋物線彈簧的主要優點是其更大的靈活性,這轉化為改進的乘坐質量,接近螺旋彈簧;權衡是降低了承載能力。它們廣泛用于公共汽車以提高舒適度。英國GKN公司和雪佛蘭以及Corvette等公司的進一步發展是轉向復合塑料板簧。盡管如此,通常,當用于汽車懸架時,葉片既支撐軸又定位/部分定位軸。這可能會導致處理問題(例如車軸跑偏),因為彈簧的柔性特性使得難以精確控制車軸的非簧載質量。一些懸架設計使用瓦特連桿(或潘哈德桿)和半徑臂來定位車軸,并且沒有這個缺點。這樣的設計可以使用較軟的彈簧,從而獲得更好的乘坐體驗。示例包括Austin-Healey3000s和Fiat128s的各種后懸架。
板簧特征
編輯板簧的兩端形成為孔眼或孔眼,緊固件通過孔眼將兩端連接到車輛的框架或車身。一只眼睛通常是平移固定的,但允許隨著彈簧的運動而樞轉,而另一只眼睛固定在一個鉸鏈機構上,該鉸鏈機構允許該端樞轉并進行有限的平移運動。軸通常通過U形螺栓固定在彈簧的中間。板簧用作將軸保持在適當位置的連桿機構,因此不需要單獨的連桿機構。結果是一個簡單而強大的懸架。葉片間的摩擦抑制了彈簧的運動并減少了回彈,在減震器被廣泛采用之前,這與螺旋彈簧相比是一個非常顯著的優勢。因為軸由板簧固定在適當的位置,所以不適合使用軟彈簧——即彈簧常數低的彈簧。隨之而來的剛度,除了葉片間的摩擦外,使這種類型的懸架對騎手來說不是特別舒適。
制造工藝
編輯多片簧的制作方法如下
- 前熱處理工藝:
- 剪切
- 錐度軋制
- 修整
- 端切壓合
- 二次翹曲
- 圍巾和翻白眼
- 咬合
- C'SKG沖孔
- 中心鉆孔。
- 熱處理工藝:
- 加熱硬化
- 起拱
- 淬火
- 回火
- 后熱處理工藝:
- 整改
- 側彎去除
- 襯套
- 鉸孔
- 夾鉚
- 組裝和表面處理:
- 噴丸強化
- 繪畫
- 組裝
- 抓撓
- 標記和包裝
熱處理
編輯- 硬化加熱:任何可以被硬拉或軋制到相當高的強度并保持足夠的延展性以形成的金屬或合金,可用于彈簧,或任何可以在之前熱處理到高強度和良好延展性的合金,或成型后使用。對于特殊的彈簧特性,例如良好的疲勞壽命、非磁性特性、耐腐蝕、高溫和漂移,需要特殊考慮。葉片在燃油硬化爐中加熱到臨界溫度。通常溫度保持在850℃和950℃之間。
- 起拱:頂葉被稱為主葉。該孔眼用于將彈簧與另一個機器構件連接。彈簧從中心線穿過眼睛的彎曲量稱為外傾角。提供的外傾角使得即使在xxx負載下,偏轉的彈簧也不應該接觸到它所連接的機器部件。圖中所示的外傾角稱為正外傾角。中央夾具需要固定彈簧的葉片。用于此操作的機器是液壓機。使用壓力機將葉子彎曲到所需的半徑。使用弧度規測試所有葉片的所需半徑。
- 淬火:熱彎葉放在托盤中,油浴淬火,得到馬氏體組織。馬氏體是鋼晶體結構中最硬的形式。馬氏體是通過快速冷卻在碳鋼中形成的,快速冷卻是奧氏體形式的鐵淬火。使用的機器是傳送式淬火油浴。淬火油的著火點在200℃左右,油溫不超過80℃。淬火后板簧的結構變得非常堅硬,不需要這種性能。但是這個過程需要在彎曲后將葉子設置為正確的半徑。去除硬度回火完成。
- 回火:回火是一種熱處理工藝,用于增加韌性。將淬火的葉子重新加熱以將硬度降至所需水平。該工藝采用電加熱恒溫爐。使用布氏硬度測試發現葉子的硬度。這個過程也是為了緩解壓力。機器內部溫度保持在540至680℃之間。回火過程包括將葉子加熱到低于其再結晶溫度,然后用水或空氣冷卻它們。
板簧其他用途
編輯通過鐵匠
因為板簧是由比較優質的鋼材制成的,所以它們是鐵匠們最喜歡的材料。在印度、尼泊爾、孟加拉國、菲律賓、緬甸和巴基斯坦等國家,傳統的鐵匠仍然大量生產該國的工具,報廢汽車的鋼板彈簧經常被用來制作刀具、kukris和其他工具。它們也常被業余鐵匠和愛好者鐵匠使用。
在蹦床上
板簧還取代了一些蹦床(稱為軟邊蹦床)中的傳統螺旋彈簧,從而提高了用戶的安全性并降低了腦震蕩的風險。板簧作為“腿”圍繞框架隔開,從基礎框架分支以懸掛跳躍墊,提供靈活性和彈性。
離合器
汽車離合器中常見的隔膜是一種板簧。
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