王韶普 劉國超

摘 要：針對某新開發(fā)車型在調(diào)整四輪參數(shù)的過程中發(fā)生擺臂調(diào)整螺栓滑絲問題，基于偏心螺栓結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)受力分析，通過更改偏心螺栓限位結(jié)構(gòu)，并且對力矩進(jìn)行重新校核，經(jīng)過驗證力矩可以滿足整車裝配及耐久要求，偏心螺栓滑絲問題消除。

關(guān)鍵詞：偏心螺栓；滑絲；四輪定位；力矩

緊固件作為汽車零部件必不可少的連接件，即保證汽車平穩(wěn)行駛，又肩負(fù)著汽車安全的重任。擺臂偏心螺栓用于調(diào)節(jié)車輪的外傾角、后傾角， 既要保證緊固零部件安全，又要保證提供足夠的軸向力，保證車輛在運(yùn)行過程中，四輪參數(shù)不發(fā)生變化，提高汽車的行駛穩(wěn)定性及安全性。

1 問題描述

某車型在開發(fā)試驗過程中反饋，在四輪參數(shù)調(diào)整過程中，前下擺臂四輪調(diào)整偏心螺栓擰緊到合格力矩值（210N·m±21N）后，再次調(diào)整偏心螺栓時，螺栓總成滑絲。（如圖1所示）

2 原因調(diào)查

偏心螺栓用于調(diào)整四輪參數(shù)，偏心螺栓至少需保證在整車壽命周期內(nèi)，不出現(xiàn)斷裂、滑絲、力矩衰減等缺陷。 而此車型偏心螺栓的實效，就是在調(diào)整四輪過程中，對偏心螺栓進(jìn)行松開、緊固時，發(fā)生的實效。經(jīng)調(diào)查導(dǎo)致前下擺臂偏心調(diào)整螺栓滑絲原因主要為：設(shè)計力矩過大、設(shè)計結(jié)構(gòu)不能滿足抗拉強(qiáng)度要求產(chǎn)生變形。

3 對策實施

通過分析的真因，尋找最佳解決方案，將偏心螺栓更改為雙邊槽結(jié)構(gòu)在擰緊過程中螺紋對稱受力，滑絲問題得到解決。

制定方案如下：

參照國外韓系、德系車型偏心調(diào)整螺栓結(jié)構(gòu)，將偏心螺栓更改為雙邊槽結(jié)構(gòu)螺紋損失18%，在擰緊過程中螺紋對稱受力，螺栓不會產(chǎn)生滑絲。（如圖2為變更前狀態(tài)，圖2為變更后狀態(tài)。）

由于變更前對摩擦系數(shù)無要求，并按國標(biāo)要求標(biāo)準(zhǔn)力矩 M14*1.5（178-235N·m）范圍內(nèi)執(zhí)行，當(dāng)在180N·m的力矩下，摩擦系數(shù)為0.255，軸向力為35.5kN；在改為雙邊槽結(jié)構(gòu)后，對其打緊力矩、軸向力、及摩擦系數(shù)重新設(shè)計得出：在180N·m的力矩下，摩擦系數(shù)為0.123，軸向力為66.8kN；由于后下擺臂偏心調(diào)整螺栓與變更前前懸下擺臂調(diào)整螺栓結(jié)構(gòu)相同，同時將后懸下擺臂偏心調(diào)整螺栓（M12*1.5 ）按雙邊槽結(jié)構(gòu)進(jìn)行更改，在100N·m的力矩下，摩擦系數(shù)為0.123，軸向力為61.4kN。

試驗項目：

①對其變更后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行扭轉(zhuǎn)試驗驗證（如下表）：

②對其變更后的偏心螺栓及螺母進(jìn)行金像分析：螺母基本組織均為回火索氏體，螺紋表面輕微脫碳，硬度HV10：（384、379、374），AVE為379；偏心螺栓基本組織為回火索氏體、螺紋表面存有淬火裂紋深度為0.081、無脫碳，硬度HV10（374、379、377），AVE為376。由試驗證明，螺栓螺母基體硬度符合要求。

偏心螺栓結(jié)構(gòu)及摩擦系數(shù)變更后力矩值的確定，根據(jù)上述試驗，M14*1.5采用180N·m，M12*1.5采用100N·m。

4 效果驗證

變更后對安裝零件區(qū)域無影響，將變更后雙邊槽偏心調(diào)整螺栓裝車后，打到規(guī)定力矩后，進(jìn)行四輪參數(shù)多次調(diào)整，打緊、旋松螺栓、螺母均沒有滑絲現(xiàn)象；在按試驗要求進(jìn)行道路試驗一定里程后再次調(diào)整偏心螺栓，螺栓、螺母均沒有滑絲現(xiàn)象。此結(jié)構(gòu)提升了汽車在各種行駛工況下的操穩(wěn)性、安全性，并提高了生產(chǎn)和售后維修效率，此方案可行。

5 經(jīng)驗橫展

此問題反應(yīng)出設(shè)計扭緊力矩大小時，需考慮被緊固件的結(jié)構(gòu)及其在使用過程中所需的最小軸向力，進(jìn)而根據(jù)緊固件和被緊固件端面的摩擦系數(shù)，確定最小設(shè)計扭矩。在設(shè)計時必須對緊固件和被緊固件端面的摩擦系數(shù)提出要求，同時為保證被緊固件的性能需要借鑒國外其他車型的結(jié)構(gòu)。緊固件盡量用機(jī)械性能較高的材料，但由于提高機(jī)械性能同時其加工工藝復(fù)雜，這就需要避免設(shè)計過于復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，同時在設(shè)計過程中要結(jié)合工藝成型性分析，將問題消除在設(shè)計階段。