CN105015293A - 一种高屈服强度铸态球铁平衡悬架支架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车辆平衡悬架系统，具体的说是一种高屈服强度铸态球铁平衡悬架支架。该支架包括支架主体，支架主体一端为大端面，支架主体中间为连接轴，支架主体另一端为连接中后桥下反作用杆的凸台；所述的大端面上端分布有多个连接车架纵梁平面的第一螺栓凸台，连接轴的靠近大端面的一侧设置有4个左、右对称分布连接车架横梁的第一凸台，所述的大端面下方设置有连接前后上V型推力杆的支座。本发明是一种质量轻设计最优的低成本、能够满足40％超载要求，同时具有无盲孔，装配性好等优点的高屈服强度铸态球铁平衡悬架支架。

Description

一种高屈服强度铸态球铁平衡悬架支架

技术领域

本发明涉及车辆平衡悬架系统，具体的说是一种高屈服强度铸态球铁平衡悬架支架。

背景技术

随着国家绿色环保和公路计重收费政策的实施，重型汽车平衡悬架支架等重要零部件需要轻量化设计才能满足需求。目前的平衡悬架支架及轴总成采用中低强度的普通球铁(QT450或QT600)进行设计,结构笨重，在重量和成本上没有优势，无法满足整车及零部件轻量化要求，而且在螺栓连接可靠性上存在盲孔隐患。

并且平衡悬架支架实现薄壁件设计所采用材料存在高强度铸造合金钢、等温淬火球墨铸铁以及高屈服强度铸态球墨铸铁三种。相对于前两种材料，由于缺少热处理环节并且可实现砂型铸造工艺，相同屈服强度的球墨铸铁单位重量成本相对低，并且可实现批量生产，但由于在屈服强度和延伸率指标上要高于普通高强度铸铁，因此需要创造性开发才能实现。

另外，从结构上来说，参阅图1、图2，现有的平衡悬架支架存在以下缺陷：

一、平衡悬架的支架和轴属于分体式结构，压装费劲，制造、装配、瓶中管理成本高，并且承担着来自地面的所有载荷，如下：1)钢板弹簧传来的垂直载荷；2)中后桥通过上反作用杆传递来的纵向和横向载荷；3)中后桥通过下反作用杆传递来的纵向载荷。在载荷大或路况苛刻时，易出现断裂。断裂的主要原因在于：连接前后V杆的支座Ⅰ36相邻的大平板区域过厚，存在内部质量缺陷造成基体材料强度不足或盲孔螺栓断裂，严重影响着整车的安全。

二、现有平衡悬架支架上的凸台为盲孔，盲孔机加时铁屑清理不干净，造成螺钉装入长度不够或螺纹损坏。安装在图1中凸台Ⅰ35的6个螺钉存在断裂，造成支架断裂的现象较多，安装在图2中支座Ⅰ36中的4个螺钉断裂或松动影响杆的寿命。

随着国家绿色环保和公路计重收费政策的实施，重型汽车平衡悬架大支架等重要零部件正在逐步轻量化。但目前能够满足此类铸件高屈服强度和较好的延伸率要求的比较少，而且价格较贵。并且目前的平衡悬架支架及轴总成与其他类型产品对照，不仅在重量和成本上没有优势，无法满足整车及零部件轻量化低成本高性能的要求，而且在螺栓连接可靠性上存在盲孔隐患。

发明内容

本发明提供了一种质量轻设计最优的低成本的高屈服强度铸态球铁平衡悬架支架，该支架能够满足40％超载要求，同时具有无盲孔，装配性好等优点，克服了现有平衡悬架支架的上述不足。

本发明技术方案结合附图说明如下：一种高屈服强度铸态球铁，所述的铸态球铁的化学成分的重量百分比为，C：3.5～3.83％，S：0.005～0.01％，P：0.01～0.015％，Mn：0.22～0.24％，Si：2.1～2.34％，Cu：0.45～0.55％，Sn<0.01％，Mg:0.02～0.03％，Re:0.02～0.03％，其余为Fe。

一种高屈服强度铸态球铁平衡悬架支架，该支架包括支架主体，支架主体一端为大端面，支架主体中间为连接轴9，支架主体另一端为连接中后桥下反作用杆的凸台10；所述的大端面上端分布有多个连接车架纵梁平面的第一螺栓凸台11，连接轴9的靠近大端面的一侧设置有4个左、右对称分布连接车架横梁的第一凸台12，所述的大端面下方设置有连接前后上V型推力杆的支座13。

所述的第一螺栓凸台11有16个，且沿着支架主体的大端面上端轮廓分布，其中位于连接轴9上端的6个第一螺栓凸台11的中间两个第一螺栓凸台11上均有带导程槽的第一通孔螺纹孔14，其余的4个第一螺栓凸台11为无螺纹的光孔。

所述的支座13与大端面连接端有工艺孔15，另一端有第一槽16，所述的支座13左右两侧开有四个带导程槽的第二通孔螺纹孔17。

所述的支座13采用薄壳结构与其上端的大端面采用薄壁圆滑弧形过度，所述的支座13的背面为“n”型薄壳与其上端的大端面的背面采用圆角过渡。

所述的连接轴9上方、支架主体的中间位置开有形状类似“高跟鞋”的第二槽18，所述第二槽18的背面为厚度渐变的梯形截面19，第二槽18的左右两侧为弧形槽20，所述弧形槽20背面为弧形后筋21；所述的支架主体背面中间位置有过渡筋22，所述的过渡筋22和梯形截面19共同组成拱形深槽，所述的过渡筋22上有辅助提升垂直刚度的第一内部筋23和第二内部筋24。

所述的支座13两侧对称设置有支撑筋25，与其上端的大端面采用圆角过渡。

所述的支架主体的大端面的背面有弧形倒“八”形的支架外筋26与大端面采用圆角过渡，所述的4个第一凸台12分别为1号第一凸台12-1、2号第一凸台12-2、3号第一凸台12-3、4号第一凸台12-4，所述的2号第一凸台12-2延伸出一条筋27，该筋27与支架外筋26相交，且左右对称成n形分布。

所述的连接轴9为空心薄壳，该连接轴9背面的下方为背面壳板28，所述的连接轴9的背面与背面壳板28采用圆角过渡。

所述的连接轴9与凸台10的连接处为h形结构，所述的凸台10上方有第一U形槽29、第一U形槽29的下方第二U形槽32，所述的凸台10的下端为1号凸台10—1、2号凸台10—2，所述的1号凸台10—1、2号凸台10—2左右对称，其上有螺栓孔；所述的2号凸台10—2上有工艺槽33。

本发明的有益效果是：

1、本发明的新型高屈服强度铸态球铁材料，其铸态性能为抗拉强度σb≥800MPa，σ0.2≥550MPa，δ≥5％，布氏硬度HB＝245～287；铸态基体为80％～90％珠光体，渗碳体为1％。该材料能满足大吨位、高冲击、高疲劳强度的结构件的材料性能要求。该高屈服强度铸态球铁相比普通的QT800-2，屈服强度提高14.6％，延伸率由2％提升至5％。屈强比由原来的0.6提升到0.6875，材料利用率有效提升，用于轻量化设计的可能性增加；

2、本发明将支架和轴功能、端盖和螺栓组合并成一个铸件，结构合理美观大方、匀称简约、线条流、比例协调，在同等强度下重量降低40％，具有强度重量比值最高、疲劳可靠性高、材料利用率高、装配时间短等优点，在国内外同类产品开发领域处于领先地位；

2、本发明采用局部减薄技术达到工艺性合理；

3、本发明增加平衡轴机加空间，降低机加成本；

4、本发明盲孔变成通孔，带导程槽，便于装配，提高可靠性，降低了螺栓松动风险。

附图说明

图1为现有平衡悬架支架的一种等轴测图；

图2为现有平衡悬架支架的另一种等轴测图

图3为本发明与车架及前后桥的连接形式示意图。

图4为本发明的等轴测图。

图5为本发明的支座剖视图。

图6为本发明的主视图。

图7为本发明的后视图。

图中：1、车架纵梁；2、平衡悬架支架；3、车架横梁；4、第一作用杆；5、钢板弹簧；6、上盖；7、下盖；8、第二作用杆；9、连接轴；10、凸台；10—1、1号凸台；10—2、2号凸台；11、第一螺栓凸台；12、第一凸台；12—1、1号第一凸台；12—2、2号第一凸台；12—3、3号第一凸台；12—4、4号第一凸台；13、支座；14、第一通孔螺纹孔；15、工艺孔；16、第一槽；17、第二通孔螺纹孔；18、第二槽；19、梯形截面；20、弧形槽；21、弧形后筋；22、过渡筋；23、第一内部筋；24、第二内部筋；25、支撑筋；26、支架外筋；27、筋；28、背面壳板；29、第一U形槽；30、1号平板；31、2号平板；32、第二U形槽；33、工艺槽；34、第二筋；35、凸台Ⅰ；36、支座Ⅰ。

具体实施方式

实施例1

本实施例为一种高屈服强度铸态球铁，其化学成分的重量百分比为，

C：3.5％，S：0.005％，P：0.01％，Mn：0.24％，Si：2.34％，Cu：0.55％，,Mg:0.03％,Re:0.03％，余量为Fe。

将上述材料通过配料，电炉熔炼，孕育、球化过程，由金属型铸造制得。其生产方法为：

1、按照所给出的化学成分百分比，用球墨铸铁生铁和各种所需合金配料；

2、把配好的料放入电炉熔炼；

3、把熔炼好的铁水进行孕育、球化，浇入实现制好的金属型，成型冷却，即得所需材质的铸件。

将上述铸件进行测量，结果如下：σb＝847MPa，σ0.2＝565MPa，δ＝5.0％，布氏硬度HB＝245，铸件基体为珠光体80％。

实施例2

本实施例为另一种高屈服强度铸态球墨铸铁，其化学成分的重量百分比为，

C：3.83％，S：0.008％，P：0.023％，Mn：0.42％，Si：2.34％，Cu：0.55％，,Mg:0.03％,Re:0.02％，余量为Fe。

将上述材料通过配料，电炉熔炼，孕育、球化过程，由金属型铸造制得。其生产方法为：

1、按照所给出的化学成分百分比，用球墨铸铁生铁和各种所需合金配料；

2、把配好的料放入电炉熔炼；

3、把熔炼好的铁水进行孕育、球化，浇入实现制好的金属型，成型冷却，即得所需材质的铸件。

将上述铸件进行测量，结果如下：σb＝865MPa，σ0.2＝608MPa，δ＝6.2％，布氏硬度HB＝287，铸件基体为珠光体90％。

参阅图3，本发明所述的平衡悬架支架2上端与车架纵梁1螺栓连接，中间与车架横梁3连接；通过支架上的连接轴9与上、下盖6、7及后钢板弹簧5相连，传递来自前后桥的垂直载荷；通过上下方第一、二作用杆4、8传递来自桥的纵向及侧向载荷。

参阅图4，支架主体一端为大端面，支架主体中间为连接轴9，支架主体另一端为连接中后桥下反作用杆的凸台10；所述的大端面上端分布有多个连接车架纵梁平面的第一螺栓凸台11，连接连接轴9的靠近大端面的一侧设置有4个左、右对称分布连接车架横梁的第一凸台12，所述的大端面下方设置有连接前后上V型推力杆的支座13。本发明将支架主体、连接轴9、端盖、螺栓组等结构合并，能做到结构更合理、最轻、装配时间更短、成本最低，也便于零件管理。

参阅图1、图4、图6，现有支架主体的螺栓凸台中的6个螺栓凸台35为盲孔螺纹，而本发明所述的第一螺栓凸台11有16个，沿着支架主体的大端面上端轮廓分布，其中位于连接轴9上端的6个第一螺栓凸台11的中间两个第一螺栓凸台11上均有带导程槽的第一通孔螺纹孔14，其余的4个第一螺栓凸台11为无螺纹的通孔，这种结构保证螺栓装配质量，提高了整个螺栓组的抗弯变形能力。

参阅图4，图5，所述的支座13与大端面连接端有工艺孔15，另一端有第一槽16，所述的支座13将原有的盲孔打通，便于铁屑清理，左右两侧开有四个带导程槽的第二通孔螺纹孔17，便于装配。所述的支座13采用薄壳结构与其上端的大端面采用薄壁圆滑弧形过度，所述的支座13的背面为“n”型薄壳与其上端的大端面的背面采用圆角过渡，采用圆角过渡没有工艺缺陷，机体强度提升，原有的直筋变成圆角应力集中大幅降低。

参阅图1、图2、图6、图7，所述的连接轴9上方、支架主体的中间位置开有形状类似“高跟鞋”的第二槽18，所述第二槽18的背面为厚度渐变的梯形截面19，上窄下宽，上深下浅。第二槽18的左右两侧为弧形槽20，所述弧形槽20背面为弧形后筋21；所述的支架主体背面中间位置有过渡筋22，所述的过渡筋22和梯形截面19共同组成拱形深槽，所述的过渡筋22上有辅助提升垂直刚度的第一内部筋23和第二内部筋24。

参阅图6、图7，所述的支座13两侧对称设置有支撑筋25，支撑筋25与其上端的大端面采用圆角过渡。所述的支架主体的大端面的背面有弧形倒“八”形的支架外筋26，支架外筋26坡度上端向外折弯，与大端面采用圆角过渡，所述的4个第一凸台12分别为1号第一凸台12-1、2号第一凸台12-2、3号第一凸台12-3、4号第一凸台12-4，所述的2号第一凸台12-2延伸出一条筋27，该筋27与支架外筋26相交，且左右对称成n形分布。

参阅图6、图7，所述的连接轴9为空心薄壳，该连接轴9背面的下方为背面壳板28，所述的连接轴9的背面与背面壳板28采用圆角过渡。

参阅图4、图6、图7，所述的连接轴9与凸台10的连接处为h形结构，可以提高机加效率；将与车架装配的毛坯进行边倒角处理，用来安装断面小的车架。所述的凸台10上方有第一U形槽29、第一U形槽29与凸台10上端面的2号平板31采用圆角过渡。第一U形槽29的下方第二U形槽32，所述的凸台10的下端为1号凸台10—1、2号凸台10—2，所述的1号凸台10—1、2号凸台10—2左右对称，其上有螺栓孔，用于连接中后桥下推力杆；所述的2号凸台10—2上有工艺槽33，能够减少铸造工艺缺陷，并且能提高局部弹性，降低凸台孔边应力集中洗漱，缓冲下推力杆冲击；所述的凸台10的两侧各设有一条第二筋34与1号凸台10—1相切，与外侧面平齐，使得1号凸台10—1一侧区域抗弯扭能力提高。所述的凸台10上有1号平板30、2号平板31；所述的1号平板30与距轴孔为h的2号平板31以圆角过渡，2号平板31与背面壳体28以大圆角过渡，这种结构能提供足够的空间来使用廉价工艺机加平衡轴，并且减少没必要的重量和成本。

Claims (10)

1.一种高屈服强度铸态球铁，其特征在于，所述的铸态球铁的化学成分的重量百分比为，C：3.5～3.83％，S：0.005～0.01％，P：0.01～0.015％，Mn：0.22～0.24％，Si：2.1～2.34％，Cu：0.45～0.55％，Sn<0.01％，Mg:0.02～0.03％，Re:0.02～0.03％，其余为Fe。

2.一种按着权利要求1所述的高屈服强度铸态球铁平衡悬架支架，该支架包括支架主体，支架主体一端为大端面，支架主体中间为连接轴(9)，支架主体另一端为连接中后桥下反作用杆的凸台(10)；所述的大端面上端分布有多个连接车架纵梁平面的第一螺栓凸台(11)，连接轴(9)的靠近大端面的一侧设置有4个左、右对称分布连接车架横梁的第一凸台(12)，所述的大端面下方设置有连接前后上V型推力杆的支座(13)。

3.根据权利要求2所述的一种整体式平衡悬架支架，其特征在于，所述的第一螺栓凸台(11)有16个，且沿着支架主体的大端面上端轮廓分布，其中位于连接轴(9)上端的6个第一螺栓凸台(11)的中间两个第一螺栓凸台(11)上均有带导程槽的第一通孔螺纹孔(14)，其余的4个第一螺栓凸台(11)为无螺纹的光孔。

4.根据权利要求2所述的一种高屈服强度铸态球铁平衡悬架支架，其特征在于，所述的支座(13)与大端面连接端有工艺孔(15)，另一端有第一槽(16)，所述的支座(13)左右两侧开有四个带导程槽的第二通孔螺纹孔(17)。

5.根据权利要求2所述的一种高屈服强度铸态球铁平衡悬架支架，其特征在于，所述的支座13的背面为“n”型薄壳与其上端的大端面的背面采用圆角过渡。

6.根据权利要求2所述的一种高屈服强度铸态球铁平衡悬架支架，其特征在于，所述的连接轴(9)上方、支架主体的中间位置开有形状类似“高跟鞋”的第二槽(18)，所述第二槽(18)的背面为厚度渐变的梯形截面(19)，第二槽(18)的左右两侧为弧形槽(20)，所述弧形槽(20)背面为弧形后筋(21)；所述的支架主体背面中间位置有过渡筋(22)，所述的过渡筋(22)和梯形截面(19)共同组成拱形深槽，所述的过渡筋(22)上有辅助提升垂直刚度的第一内部筋(23)和第二内部筋(24)。

7.根据权利要求2所述的一种高屈服强度铸态球铁平衡悬架支架，其特征在于，所述的支座(13)两侧对称设置有支撑筋(25)，与其上端的大端面采用圆角过渡。

8.根据权利要求2所述的一种高屈服强度铸态球铁平衡悬架支架，其特征在于，所述的支架主体的大端面的背面有弧形倒“八”形的支架外筋(26)与大端面采用圆角过渡，所述的4个第一凸台(12)分别为1号第一凸台(12-1)、2号第一凸台(12-2)、3号第一凸台(12-3)、4号第一凸台(12-4)，所述的2号第一凸台(12-2)延伸出一条筋(27)，该筋(27)与支架外筋(26)相交，且左右对称成n形分布。

9.根据权利要求2所述的一种高屈服强度铸态球铁平衡悬架支架，其特征在于，所述的连接轴(9)为空心薄壳，该连接轴(9)背面的下方为背面壳板(28)，所述的连接轴(9)的背面与背面壳板(28)采用圆角过渡。

10.根据权利要求2所述的一种高屈服强度铸态球铁平衡悬架支架，其特征在于，所述的连接轴(9)与凸台(10)的连接处为h形结构，所述的凸台(10)上方有第一U形槽(29)、第一U形槽(29)的下方第二U形槽(32)，所述的凸台(10)的下端为1号凸台(10—1)、2号凸台(10—2)，所述的1号凸台(10—1)、2号凸台(10—2)左右对称，其上有螺栓孔；所述的2号凸台(10—2)上有工艺槽(33)。