某车型前悬架总成异响问题分析

李华雷，王文龙，秦学建，邹有坤，段雨蒙

(1.长城汽车股份有限公司技术中心，河北保定 071000；2.河北省汽车工程技术研究中心,河北保定 071000)

某车型前悬架总成异响问题分析

李华雷1,2，王文龙1,2，秦学建1,2，邹有坤1,2，段雨蒙1,2

(1.长城汽车股份有限公司技术中心，河北保定 071000；2.河北省汽车工程技术研究中心,河北保定 071000)

针对某车型前悬架总成售后市场反馈的异响问题，通过对零件的失效分析，结合理论分析、理论校核、试验验证及实车测试等手段，解决了汽车悬架总成异响的问题，并为今后其他项目的问题排查提供指导。

悬架总成；异响；失效分析

0 引言

作为汽车的重要系统之一，汽车悬架不仅承载着路面通过轮胎传递的各种复杂外载，而且车身对它的冲击也不容忽视，其结构性能的好坏直接影响车辆的安全，往往会给客户带来巨大的人身伤害和财产损失[1]。

某车型项目自SOP以来，售后反馈前悬架总成异响问题突出，该问题故障件占总返回件的80%以上，而且该问题的售后退件存在明显增加的趋势。图1、图2为2015年10月至2016年7月某车型售后反馈异响问题统计数据。根据售后信息统计，行驶里程增加故障有增加趋势，按维修统计故障为上升趋势，按销售日期、地域、生产日期统计未发现明显规律，故障里程集中在20 000 km以内，为短里程失效。

图1 按销售-维修日期统计

图2 按行驶里程统计

1 失效分析

根据售后反馈信息，故障件失效状态、部位相同，均为摆臂小轴套内管与副车架发生错动，轴套内管端面滚花存在异常磨损痕迹，且磨损痕迹逐渐增加，造成摆臂位置在行驶过程中异响[2]。

结合售后故障件失效现象(见图3)，初步判断是由于以下两种情况产生：(1)前下摆臂实际受力大于摆臂螺栓给予的预紧力，导致轴套内管与副车架发生错动而异响；(2)产品设计预紧力低于行车制动需求预紧力，同时采用预涂胶螺栓，最小预紧力比设计预紧力小。

图3 样件异常磨损示意图

2 轴向力分析

如图4所示，该螺栓连接摆臂小轴套与副车架，施加力矩后，产生的预紧力将摆臂小轴套内管两端夹紧，防止轴套内管在行车过程中相对螺栓转动。螺栓参数见表1。

图4 连接部位描述

螺栓公称直径/mm16螺栓总摩擦因数μtol0.16螺距P/mm1.5螺纹中径d2/mm15.1安装孔直径db/mm18螺栓法兰面直径D0/mm30.6螺栓紧固力矩T/(N·m)330螺栓屈服强度σs/MPa900螺纹应力截面积As/mm2167

2.1 轴向力校核

此核算过程不考虑螺栓承受外载荷的情况，螺栓轴向力等于螺栓的预紧力。根据GB/T 16823.3-2010可知：

该螺栓为标准件，厂家测得螺栓总摩擦因数范围为0.16～0.25，选取最小值μtol=0.16，图纸中要求螺栓拧紧力矩T=(310±20)N·m，取最大值T=330 N·m。因此，螺栓的轴向力如下：

由于σ<σs,所以，螺栓强度满足产品设计要求。

通过上述核算可知，螺栓强度满足设计要求，螺栓打紧力矩满足使用要求。

2.2 轴向力测试

通过上述分析，当摆臂实际受力大于摆臂轴套内管压紧力时出现错动异响，故对前下摆臂轴套实际压紧力进行数据采集，直接采用前下摆臂小轴套内管作为检测体(外管不包胶)，将应变片粘贴在内管外侧，通过加载后内管的应变量测算受力，应变片粘贴示意图及测试数据见表2。

表2 轴向力测试数据

从表中可以看出：摆臂轴套内管最大压紧力为53.1 kN,最小为37.64 kN，远小于理论计算值92.4 kN，实际压紧明显达不到理论值，存在损耗力矩问题点。

3 摩擦因数分析

采用相同加载方式，对螺栓有无预涂胶这两种情况进行摩擦因数测试，结果见表3。通过对比摆臂螺栓预涂胶前后摩擦因数，预涂胶后螺栓摩擦因数在0.20以上，要求螺栓摩擦因数为0.1～0.16，在拧紧力矩不变的状态下预紧力降低。

表3 涂胶前后摩擦因数测试表

4 实车受力分析

通过理论计算，摆臂轴套受力存在大于螺栓压紧力情况。对摆臂轴套实际受力进行数据采集，将应变片粘贴在摆臂螺栓法兰周边(摆臂安装支架上)，通过测量法兰周边钣金应力变化，计算受力情况。各类工况包括：60 km/h急制动、30 km/h搓板路和卵石路以及30 km/h转弯。从表4可知：前下摆臂在搓板路和急制动时受力最大，其中搓板路最大受力为59.85 kN，与轴套预紧力65 kN相近(耐久标准力矩衰减30%)，存在错动异响隐患。

表4 实车受力测试表

5 改进优化

综合轴向力、摩擦因数和实车受力分析得出，解决该位置

异响的方法为：更改轴套本身尺寸，降低摆臂轴套最小预紧力要求，并取消螺栓预涂胶，提高螺栓轴向预紧力。

依据该法完成方案设计，对优化后摆臂轴套内管压紧力进行数据采集，预涂胶螺栓摆臂轴套内管最大压紧力为53.1 kN,最小为37.64 kN,普通螺栓压紧力最大为72.05 kN，最小为61.31 kN，预涂胶螺栓比普通螺栓轴向压紧力小30%左右。

将改进摆臂轴套、摆臂装配螺栓搭载在整车型上进行路试，按照动力总成综合路况进行验证。经45 000 km耐久试验(动力总成耐久综合里程要求42 000 km)后检测力矩最小为295 N·m，去除预涂胶螺纹紧固力矩最小为255 N·m，实际力矩衰减15%，优化效果良好。

6 小结

结合售后反馈悬架异响的问题，通过对零件的失效分析，结合理论分析、理论校核、试验验证及实车测试等手段，找到异响问题产生的根本原因，并对优化方案进行验证，为今后其他项目的问题排查提供指导意义。

【1】李舜酩.机械疲劳与可靠性设计[M].北京：科学出版社,2006:71-72,78-106.

【2】李奕宝.某轿车减振器异响分析与优化[J].汽车零部件,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

李华雷(1987—)，男，硕士，助理工程师，研究方向为机械电子工程、零部件疲劳分析。E-mail：lhl20160000@163.com。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.02.019

U463.99

A

1674-1986(2017)02-071-03