周從源，孫翔鴻

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

某微卡前懸架上擺臂失效分析及改進

周從源，孫翔鴻

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章通過Nastran有限元分析軟件，對各工況下，某微卡前懸架上擺臂應力情況進行分析，確定失效原因。并對前懸架上擺臂進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化和道路可靠性試驗驗證，從而滿足設計的強度及可靠性要求。

前懸架上擺臂；有限元；結(jié)構(gòu)優(yōu)化；可靠性

10.16638/j.cnki.1671-7988.2015.09.027

CLC NO.: U469.6 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)09-78-02

引言

懸架是汽車上的重要總成之一，它把車身和車輪彈性地連接在一起。懸架的主要作用是傳遞作用在車輪和車身之間的一切力和力矩，比如支撐力、制動力和驅(qū)動力等，并且緩和由不平路面?zhèn)鹘o車身的沖擊載荷，衰減由此引起的振動，保證汽車行駛平順性[1]。因此，懸架系統(tǒng)必須要有良好的可靠性，具有足夠的剛度、強度和壽命。

1、問題現(xiàn)狀

某微卡采用圖1所示雙橫臂式前獨立懸架，在安徽定遠試驗場強化路驗證過程中，出現(xiàn)駕駛室左下方異響，停車檢查發(fā)現(xiàn)：左側(cè)前懸架上擺臂有開裂問題，故障現(xiàn)象見圖2。

2、失效原因分析

2.1工況設定

根據(jù)車輛類型和使用情況，以三種典型的極限工況確定該懸架的極限受力情況。三種典型的極限工況為：垂直動載、直線行駛時側(cè)向力最大，緊急制動（前懸架）[2]。

根據(jù)整車軸荷分布及懸架結(jié)構(gòu)，計算得出三種工況下的最終載荷情況如表1所示。

工況1：垂直力z最大。

工況2：側(cè)向力y最大。

工況3：制動力x最大。

表1 三種工況最終載荷情況

2.2計算結(jié)果

表2 現(xiàn)結(jié)構(gòu)三種工況計算結(jié)果

現(xiàn)有件為沖壓焊接件，屈服強度為 305MPa，通過仿真分析可知，原有的前懸架上擺臂在以下兩種情況時，強度不滿足要求：通過凹坑或凸起時，z向力最大；緊急制動時，x向力最大。

3、優(yōu)化結(jié)構(gòu)分析

3.1結(jié)構(gòu)優(yōu)化

在保證現(xiàn)有的裝配應點與原沖壓焊接件的對應點保持不變的情況下，上擺臂本體進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，材料：1.采用鑄件，材料使用QT400-15；2.采用鍛件，材料使用40Cr[3]。

上擺臂的球頭支座與擺臂本體鑄造成一體，通過壓裝工藝將球銷裝配在球座中，接著裝配防塵罩、卡環(huán)等配件。

3.2優(yōu)化分析

結(jié)構(gòu)優(yōu)化后仍然采用表1三種工況邊界條件進行分析。

表3 優(yōu)化后三種工況計算結(jié)果

可見，結(jié)構(gòu)優(yōu)化后，鑄件或鍛件均能滿足各工況強度要求，考慮到制造成本，采用鑄件結(jié)構(gòu)。

4、試驗驗證

4.1強化路驗證

整改后的鑄造前懸架上擺臂安裝在試驗車上，經(jīng)過20000km鵝卵石、凹坑、扭曲路等強化路面驗證，均未出現(xiàn)前懸架上擺臂開裂問題。

4.2緊急制動驗證

整改后的鑄造前懸架上擺臂安裝在試驗車上，進行多輪緊急制動驗證，均未出現(xiàn)前懸架上擺臂開裂問題。

5、結(jié)論

通過對失效的前懸架上擺臂物理模型進行三種極限工況的有限元分析，確定了原結(jié)構(gòu)強度不足的問題；根據(jù)應力分布情況對前懸架上擺臂結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化、理論分析并通過實車驗證，確保了該零部件的強度及可靠性。

[1] 王望予.汽車設計[M].北京:機械工業(yè)出版社,2000(05):133.

[2] 扶原放,金達鋒.多工況懸架下擺臂結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計方法研究[J].機械設計與制造,2009(08):1-3.

[3] 戈曉嵐,王特典.工程材料[M].南京:東南大學出版社,2000(01): 112-115.

A micro card front suspension arm is placed on failure analysis and improvement

Zhou Congyuan, Sun Xianghong
( Anhui jianghuai automobile Co., Ltd., Anhui Hefei 230601 )

Based on the finite element analysis software-Nastran,this paper determines its failure reason by analyzing stress conditions of swing arm on front suspension of one mini-truck under various operation conditions.And the author also makes structure optimization and road test verification for the swing arm of front suspension in order to meet the strength and reliability of the design requirements.

Swing arm of front suspension; The finite element; Structure optimization; Reliabilit

U469.6

A

1671-7988（2015）09-78-02

周從源，總布置設計工程師，就職于安徽江淮汽車股份有限公司技術(shù)中心。