滕 偉

（南京金龍客車制造有限公司，江蘇 南京 211200）

引言

隨著汽車技術(shù)的不斷升級(jí)，人們對(duì)于汽車的安全性、平順性、可靠性的要求越來(lái)越高。減振器總成作為懸架系統(tǒng)重要的組成部分，對(duì)于保證減振器總成功能的有效性至關(guān)重要。相較于乘用車，為確保車輛具有較強(qiáng)的承載能力，輕卡車型前懸系統(tǒng)普遍采用縱置鋼板彈簧式懸架，該結(jié)構(gòu)剛度較大，車輛舒適性較差，故減震器在衰減振動(dòng)、改善整車平順性方面的意義非常重大。當(dāng)減振器總成設(shè)計(jì)不能滿足車輛使用強(qiáng)度要求時(shí)，存在減振器漏油、彎曲失效風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重時(shí)減振器會(huì)出現(xiàn)斷裂失效現(xiàn)象，既影響車輛行駛性能，極限工況下也會(huì)危害駕乘人員的人身安全[1-3]。

本文針對(duì)某純電動(dòng)輕卡車型路試過(guò)程中前減振器總成襯套磨損、吊環(huán)與防塵蓋脫落等問(wèn)題，通過(guò)對(duì)標(biāo)競(jìng)品車型產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、零部件性能試驗(yàn)驗(yàn)證、臺(tái)架試驗(yàn)驗(yàn)證以及可靠性試驗(yàn)驗(yàn)證等方面綜合分析，達(dá)到前減振器總成可靠性滿足使用要求的目標(biāo)。

1 問(wèn)題描述

1.1 前減震器總成故障模式

某純電動(dòng)輕卡在開(kāi)發(fā)過(guò)程中進(jìn)行可靠性試驗(yàn)，在路試?yán)锍? 887 km時(shí)前減震器總成失效，對(duì)故障件進(jìn)行拆解（如圖1），檢查結(jié)論如下：

圖1 前減震器總成失效部位示意

（1）橡膠襯套開(kāi)裂、磨損變形嚴(yán)重；

（2）吊環(huán)與防塵蓋、防塵蓋與防塵罩焊接脫落；

（3）油桶總成外壁有明顯摩擦痕跡；

（4）前減震器總成無(wú)漏油現(xiàn)象。

1.2 故障件阻尼力測(cè)試

對(duì)故障件進(jìn)行手工拉拔評(píng)判，壓縮、拉伸順暢、無(wú)卡滯。進(jìn)一步對(duì)耐久試驗(yàn)后各工況下的阻尼力進(jìn)行測(cè)試并與耐久試驗(yàn)前數(shù)據(jù)對(duì)比（見(jiàn)表1），符合±30%的變化率要求。

表1 前減震器總成阻尼力參數(shù)對(duì)比

2 問(wèn)題分析

利用質(zhì)量管理工具中的故障樹(shù)分析法（FTA），對(duì)可能導(dǎo)致減震器總成橡膠襯套磨損及吊環(huán)焊接脫落的原因進(jìn)行了多層次的詳細(xì)分析，其故障樹(shù)分析如圖2所示。

圖2 故障樹(shù)分析

2.1 行程校核

車輛在經(jīng)過(guò)顛簸路面時(shí)，減震器會(huì)通過(guò)伸張或壓縮來(lái)吸收振動(dòng)，以達(dá)到改善車輛平順性的目的，而減震器行程的不合理會(huì)對(duì)減震器的可靠性產(chǎn)生不良影響[4]。

由于前減震器總成的防塵蓋與吊環(huán)脫落分離，需對(duì)前減震器總成的工作行程進(jìn)行校核。

從表2數(shù)據(jù)來(lái)看，前減震器總成的設(shè)計(jì)行程滿足工作需求，故障件的極限工作行程符合設(shè)計(jì)要求。

表2 前減震器總成工作行程校核 單位：mm

2.2 橡膠襯套分析

分析前減震器總成橡膠襯套裝配關(guān)系，前減震器總成吊環(huán)端與車架焊接銷軸連接（圖3），銷軸通過(guò)設(shè)計(jì)臺(tái)階對(duì)橡膠襯套進(jìn)行限位，橡膠襯套兩端增加限位墊片（圖4），螺母打緊后橡膠襯套壓縮量約5 mm。測(cè)量銷軸、墊片相關(guān)尺寸均符合要求，排除橡膠襯套壓縮過(guò)量影響因素。

圖3 前減震器總成裝配示意

圖4 橡膠襯套裝配示意

橡膠襯套在減震器總成中主要承受扭轉(zhuǎn)及壓潰，其性能的好壞對(duì)減震器總成具有重要影響。

隨機(jī)抽取同批次前減震器總成的橡膠襯套進(jìn)行試驗(yàn)，從表3數(shù)據(jù)來(lái)看，該橡膠襯套耐久試驗(yàn)不符合要求。

表3 前減震器總成橡膠襯套性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)

同時(shí)，通過(guò)對(duì)比同類車型減震器橡膠襯套結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，競(jìng)品車型多采用一體式橡膠襯套結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可靠性高，但裝配工藝復(fù)雜，分體式結(jié)構(gòu)裝配簡(jiǎn)單，成本較低，但在使用過(guò)程中易偏移，可靠性略差，如圖5。

圖5 橡膠襯套結(jié)構(gòu)對(duì)比

2.3 焊縫分析

吊環(huán)與防塵蓋焊接、防塵蓋與防塵罩焊接，由圖1可知兩處焊接部位均出現(xiàn)脫落。工藝上一般情況下吊環(huán)和防塵蓋焊接會(huì)互溶，該焊接部位有一條裂縫且防塵蓋無(wú)損壞、無(wú)熔痕跡，因此可判定吊環(huán)和防塵蓋虛焊，在受力情況下容易發(fā)生偏移、脫落，防塵蓋和防塵罩在路試過(guò)程中就會(huì)摩擦油桶外壁。吊環(huán)和防塵蓋焊接熔深太大，咬邊嚴(yán)重需控制。

為進(jìn)一步確認(rèn)前減震器總成的焊接質(zhì)量，抽取3套同批次產(chǎn)品進(jìn)行焊縫熔深測(cè)量，從產(chǎn)品焊縫上隨機(jī)選取三個(gè)位置測(cè)量焊縫厚度、熔化深度以及焊腳長(zhǎng)度，從表4數(shù)據(jù)上看，前減振器總成焊接脫落位置焊接質(zhì)量一致性較差，不滿足要求。

表4 焊縫測(cè)量數(shù)據(jù) 單位：mm

3 改進(jìn)方案

針對(duì)焊接質(zhì)量不達(dá)標(biāo)問(wèn)題，要求減震器廠家在每臺(tái)焊機(jī)上加裝穩(wěn)壓器，保證焊機(jī)電壓，以提高焊接質(zhì)量，并加強(qiáng)檢查力度，大幅降低虛焊、弱焊的概率，提升防塵蓋、防塵套與吊環(huán)的焊接牢固度。

針對(duì)橡膠襯套磨損問(wèn)題，通過(guò)調(diào)整橡膠配方、硬度、耐磨性等提高其可靠性能，并將其結(jié)構(gòu)由分體式優(yōu)化為一體式結(jié)構(gòu)，改善其偏移性能，但該項(xiàng)優(yōu)化會(huì)造成成本的增加，并對(duì)襯套的裝配工藝提出了更高的要求。

從表5、表6數(shù)據(jù)來(lái)看，優(yōu)化后減震器總成拉脫力及其橡膠襯套耐久性均有明顯提升。

表5 拉脫力試驗(yàn)對(duì)比（優(yōu)化前后） 單位：kN

表6 橡膠襯套耐久試驗(yàn)數(shù)據(jù)（優(yōu)化后）

4 可靠性試驗(yàn)

4.1 整車臺(tái)架試驗(yàn)驗(yàn)證

前減振器總成優(yōu)化后樣件搭載整車四立柱臺(tái)架耐久試驗(yàn)，優(yōu)化前前減振器總成在試驗(yàn)進(jìn)度46%時(shí)發(fā)生襯套磨損及焊點(diǎn)失效，優(yōu)化后樣件成功完成100%四立柱臺(tái)架耐久試驗(yàn)無(wú)失效現(xiàn)象，從四立柱臺(tái)架耐久試驗(yàn)數(shù)據(jù)看，前減振器總成優(yōu)化后可靠性性能明顯提升。

4.2 整車可靠性試驗(yàn)驗(yàn)證

前減振器總成優(yōu)化后樣件搭載整車進(jìn)行常規(guī)可靠性試驗(yàn)，優(yōu)化前前減振器總成在整車常規(guī)可靠性試驗(yàn)壞路里程7 887 km時(shí)發(fā)生失效現(xiàn)象，優(yōu)化后樣件成功完成整車常規(guī)可靠性試驗(yàn)壞路里程10 000 km時(shí)，前減振器總成無(wú)失效現(xiàn)象發(fā)生，前減振器總成耐久性能明顯提升。

5 結(jié)論

本文以某純電動(dòng)輕卡前減振器總成襯套磨損及焊點(diǎn)失效問(wèn)題分析為背景，利用故障樹(shù)分析法，從尺寸設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)選型、過(guò)程控制、產(chǎn)品質(zhì)量等角度入手，分析快速鎖定失效原因，結(jié)合四立柱臺(tái)架試驗(yàn)以及整車常規(guī)可靠性耐久試驗(yàn)快速驗(yàn)證優(yōu)化方案，實(shí)現(xiàn)了前減振器總成可靠性性能提升的目的，為前減振器總成設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)提供可參考的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)。