李華雷，王文龍，秦學建，鄒有坤，段雨蒙

(1.長城汽車股份有限公司技術(shù)中心，河北保定 071000；2.河北省汽車工程技術(shù)研究中心,河北保定 071000)

某車型前懸架總成異響問題分析

李華雷1,2，王文龍1,2，秦學建1,2，鄒有坤1,2，段雨蒙1,2

(1.長城汽車股份有限公司技術(shù)中心，河北保定 071000；2.河北省汽車工程技術(shù)研究中心,河北保定 071000)

針對某車型前懸架總成售后市場反饋的異響問題，通過對零件的失效分析，結(jié)合理論分析、理論校核、試驗驗證及實車測試等手段，解決了汽車懸架總成異響的問題，并為今后其他項目的問題排查提供指導。

懸架總成；異響；失效分析

0 引言

作為汽車的重要系統(tǒng)之一，汽車懸架不僅承載著路面通過輪胎傳遞的各種復雜外載，而且車身對它的沖擊也不容忽視，其結(jié)構(gòu)性能的好壞直接影響車輛的安全，往往會給客戶帶來巨大的人身傷害和財產(chǎn)損失[1]。

某車型項目自SOP以來，售后反饋前懸架總成異響問題突出，該問題故障件占總返回件的80%以上，而且該問題的售后退件存在明顯增加的趨勢。圖1、圖2為2015年10月至2016年7月某車型售后反饋異響問題統(tǒng)計數(shù)據(jù)。根據(jù)售后信息統(tǒng)計，行駛里程增加故障有增加趨勢，按維修統(tǒng)計故障為上升趨勢，按銷售日期、地域、生產(chǎn)日期統(tǒng)計未發(fā)現(xiàn)明顯規(guī)律，故障里程集中在20 000 km以內(nèi)，為短里程失效。

圖1 按銷售-維修日期統(tǒng)計

圖2 按行駛里程統(tǒng)計

1 失效分析

根據(jù)售后反饋信息，故障件失效狀態(tài)、部位相同，均為擺臂小軸套內(nèi)管與副車架發(fā)生錯動，軸套內(nèi)管端面滾花存在異常磨損痕跡，且磨損痕跡逐漸增加，造成擺臂位置在行駛過程中異響[2]。

結(jié)合售后故障件失效現(xiàn)象(見圖3)，初步判斷是由于以下兩種情況產(chǎn)生：(1)前下擺臂實際受力大于擺臂螺栓給予的預緊力，導致軸套內(nèi)管與副車架發(fā)生錯動而異響；(2)產(chǎn)品設(shè)計預緊力低于行車制動需求預緊力，同時采用預涂膠螺栓，最小預緊力比設(shè)計預緊力小。

圖3 樣件異常磨損示意圖

2 軸向力分析

如圖4所示，該螺栓連接擺臂小軸套與副車架，施加力矩后，產(chǎn)生的預緊力將擺臂小軸套內(nèi)管兩端夾緊，防止軸套內(nèi)管在行車過程中相對螺栓轉(zhuǎn)動。螺栓參數(shù)見表1。

圖4 連接部位描述

螺栓公稱直徑/mm16螺栓總摩擦因數(shù)μtol0.16螺距P/mm1.5螺紋中徑d2/mm15.1安裝孔直徑db/mm18螺栓法蘭面直徑D0/mm30.6螺栓緊固力矩T/(N·m)330螺栓屈服強度σs/MPa900螺紋應力截面積As/mm2167

2.1 軸向力校核

此核算過程不考慮螺栓承受外載荷的情況，螺栓軸向力等于螺栓的預緊力。根據(jù)GB/T 16823.3-2010可知：

該螺栓為標準件，廠家測得螺栓總摩擦因數(shù)范圍為0.16～0.25，選取最小值μtol=0.16，圖紙中要求螺栓擰緊力矩T=(310±20)N·m，取最大值T=330 N·m。因此，螺栓的軸向力如下：

由于σ<σs,所以，螺栓強度滿足產(chǎn)品設(shè)計要求。

通過上述核算可知，螺栓強度滿足設(shè)計要求，螺栓打緊力矩滿足使用要求。

2.2 軸向力測試

通過上述分析，當擺臂實際受力大于擺臂軸套內(nèi)管壓緊力時出現(xiàn)錯動異響，故對前下擺臂軸套實際壓緊力進行數(shù)據(jù)采集，直接采用前下擺臂小軸套內(nèi)管作為檢測體(外管不包膠)，將應變片粘貼在內(nèi)管外側(cè)，通過加載后內(nèi)管的應變量測算受力，應變片粘貼示意圖及測試數(shù)據(jù)見表2。

表2 軸向力測試數(shù)據(jù)

從表中可以看出：擺臂軸套內(nèi)管最大壓緊力為53.1 kN,最小為37.64 kN，遠小于理論計算值92.4 kN，實際壓緊明顯達不到理論值，存在損耗力矩問題點。

3 摩擦因數(shù)分析

采用相同加載方式，對螺栓有無預涂膠這兩種情況進行摩擦因數(shù)測試，結(jié)果見表3。通過對比擺臂螺栓預涂膠前后摩擦因數(shù)，預涂膠后螺栓摩擦因數(shù)在0.20以上，要求螺栓摩擦因數(shù)為0.1～0.16，在擰緊力矩不變的狀態(tài)下預緊力降低。

表3 涂膠前后摩擦因數(shù)測試表

4 實車受力分析

通過理論計算，擺臂軸套受力存在大于螺栓壓緊力情況。對擺臂軸套實際受力進行數(shù)據(jù)采集，將應變片粘貼在擺臂螺栓法蘭周邊(擺臂安裝支架上)，通過測量法蘭周邊鈑金應力變化，計算受力情況。各類工況包括：60 km/h急制動、30 km/h搓板路和卵石路以及30 km/h轉(zhuǎn)彎。從表4可知：前下擺臂在搓板路和急制動時受力最大，其中搓板路最大受力為59.85 kN，與軸套預緊力65 kN相近(耐久標準力矩衰減30%)，存在錯動異響隱患。

表4 實車受力測試表

5 改進優(yōu)化

綜合軸向力、摩擦因數(shù)和實車受力分析得出，解決該位置

異響的方法為：更改軸套本身尺寸，降低擺臂軸套最小預緊力要求，并取消螺栓預涂膠，提高螺栓軸向預緊力。

依據(jù)該法完成方案設(shè)計，對優(yōu)化后擺臂軸套內(nèi)管壓緊力進行數(shù)據(jù)采集，預涂膠螺栓擺臂軸套內(nèi)管最大壓緊力為53.1 kN,最小為37.64 kN,普通螺栓壓緊力最大為72.05 kN，最小為61.31 kN，預涂膠螺栓比普通螺栓軸向壓緊力小30%左右。

將改進擺臂軸套、擺臂裝配螺栓搭載在整車型上進行路試，按照動力總成綜合路況進行驗證。經(jīng)45 000 km耐久試驗(動力總成耐久綜合里程要求42 000 km)后檢測力矩最小為295 N·m，去除預涂膠螺紋緊固力矩最小為255 N·m，實際力矩衰減15%，優(yōu)化效果良好。

6 小結(jié)

結(jié)合售后反饋懸架異響的問題，通過對零件的失效分析，結(jié)合理論分析、理論校核、試驗驗證及實車測試等手段，找到異響問題產(chǎn)生的根本原因，并對優(yōu)化方案進行驗證，為今后其他項目的問題排查提供指導意義。

【1】李舜酩.機械疲勞與可靠性設(shè)計[M].北京：科學出版社,2006:71-72,78-106.

【2】李奕寶.某轎車減振器異響分析與優(yōu)化[J].汽車零部件,2013(8):58-60. LI Y B.Analysis and Optimization of Automotive Shock Absorber Noise[J].Automobile Parts,2013(8)：58-60.

Abnormal Noise Analysis for a Front Suspension Assembly of an Idling Vehicle

LI Hualei1,2, WANG Wenlong1,2, QIN Xuejian1,2, ZOU Youkun1,2, DUAN Yumeng1,2

(1.Research & Development Center of Great Wall Motor Company, Baoding Hebei 071000,China;2.Automotive Engineer Technical Center of Hebei, Baoding Hebei 071000,China)

For the abnormal noise problems of a vehicle front suspension assembly fed back by after-sale market, through the failure analysis to the parts, combining with theoretical analysis, theory checking, test and vehicle test, the abnormal noise problem of the automobile suspension assembly was solved.It provides guidance for future investigation and other project problems.

Suspension assembly; Abnormal noise; Failure analysis

2016-10-09

李華雷(1987—)，男，碩士，助理工程師，研究方向為機械電子工程、零部件疲勞分析。E-mail：lhl20160000@163.com。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.02.019

U463.99

A

1674-1986(2017)02-071-03