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摘 要:某车型在开发过程中出现前悬架摆臂螺栓松脱的现象,给车辆安全造成很大风险,通过从螺栓连接面(车身)、螺栓、螺母等方面着手分析,得出发生松脱的原因,其中连接面(车身)强度不足、螺母与螺栓的选型等级不匹配、预紧力不足是导致问题发生的原因,通过改善对策的整改、验证,最终解决了螺栓松脱的问题。
关键词:前悬挂;螺栓松脱; 预紧力;配合面
1 引言
悬挂系统是汽车车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称,其作用是传递作用在车轮和车架之间的力和扭力,并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力,并衰减由此引起的震动,以保证汽车能平顺地行驶。而悬架与车身及轮毂的连接是通过螺栓来完成的,因此,即使是悬架的主要零部件(比如摆臂、减震器、扭杆等)设计再合理,如果与其连接的螺栓出问题,那将会导致整个悬架出问题,厦门金龙一款车型在开发过程中即出现前悬架摆臂螺栓松脱的现象,给整车安全带来了重要隐患,本文主要从工程上分析螺栓出现松脱的原因,并对每个原因给出分析,找到真正的原因,同时采取相应对策。
2 失效模式回顾
该车型前悬采用的是三叉臂独立悬架,其中三叉臂一端与轮毂连接,另外两端分别与车身相连接,如图 1所示,其中前摆臂是通过一螺栓与车身安装支架固定,该车在开发过程中,坏路强化及综合耐久验证过程中,发生前摆臂螺栓松脱。
3 原因分析
3.1 被联接件即车身配合侧分析
被连接面主要保证打紧扭力后,被连接面不产生变形,如果产生变形,将会出现连接面贴合不严密,螺纹连接体整体的刚性减小,造成(预紧力)轴力过小,如遇到动态载荷的情况下,即很容易出现扭力松动,从而导致螺栓松脱。
为了再现该情况的存在,将螺栓扭矩打至 90N.m后剖开后与标杆车对比,结果很直观的会发现被连接面出现间隙过大、表面变形等情况,具体见图 2,因此从车身侧解决该问题,
(1)需要保证连接面的平面度在合理的范围内,车身需要调整夹具予以保证,严格控制车身该处总成的几何尺寸,具体见图 3。
(2)确保在螺栓螺母法兰面范围内不设置焊点;具体见图 3。
3.2
螺栓 /螺母侧分析
3.2.1
螺栓强度、性能尺寸分析
按照 Q184C1495,将现有螺栓件随机取样分析,通过实验数据确认实物质量是否满足设计要求,通过对 6组螺栓的性能进行确六角法兰面螺栓
认,结果均合格;故排除螺栓实物质量的问题:如表 1:
3.2.2 螺栓预紧力分析
该处的原预紧力设定标准为按标杆车进行设定 90N.M,同时选用的螺栓型号为 Q184C1495,同时通过对比标杆车的螺栓截面可以得出法兰面的厚度比标杆车厚 1mm左右(见图 4),因此在同等预紧力的情况下,现有力矩不能使螺栓法兰面产生相应的变形,即无法完成弹性变形与被连接件接触面形成完整接触,故法兰面不能起到自锁的作用,因此不能完全依照标杆车进行预紧力设定,考虑将预紧力由原来的 90 N.M调整为 120~150N.M。
3.2.3 螺栓与螺母性能等级相匹配分析
同时在设计过程中,不能完全按照标杆车进行,对于标杆车好的地方要保留,对于不合理的地方就需加以变更,这样才能设计出好的产品。
参考文献:
[1]董智慧、曹俊杰. 浅析螺栓如何选配螺母的性能等级,通用机械,2011年,11期 .
[2]赵欣、李文波等 .某型汽车螺栓力学强度的有限元分析,机械设计与研究,2009年,
关键词:前悬挂;螺栓松脱; 预紧力;配合面
1 引言
悬挂系统是汽车车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称,其作用是传递作用在车轮和车架之间的力和扭力,并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力,并衰减由此引起的震动,以保证汽车能平顺地行驶。而悬架与车身及轮毂的连接是通过螺栓来完成的,因此,即使是悬架的主要零部件(比如摆臂、减震器、扭杆等)设计再合理,如果与其连接的螺栓出问题,那将会导致整个悬架出问题,厦门金龙一款车型在开发过程中即出现前悬架摆臂螺栓松脱的现象,给整车安全带来了重要隐患,本文主要从工程上分析螺栓出现松脱的原因,并对每个原因给出分析,找到真正的原因,同时采取相应对策。
2 失效模式回顾
该车型前悬采用的是三叉臂独立悬架,其中三叉臂一端与轮毂连接,另外两端分别与车身相连接,如图 1所示,其中前摆臂是通过一螺栓与车身安装支架固定,该车在开发过程中,坏路强化及综合耐久验证过程中,发生前摆臂螺栓松脱。
3 原因分析
3.1 被联接件即车身配合侧分析
被连接面主要保证打紧扭力后,被连接面不产生变形,如果产生变形,将会出现连接面贴合不严密,螺纹连接体整体的刚性减小,造成(预紧力)轴力过小,如遇到动态载荷的情况下,即很容易出现扭力松动,从而导致螺栓松脱。
为了再现该情况的存在,将螺栓扭矩打至 90N.m后剖开后与标杆车对比,结果很直观的会发现被连接面出现间隙过大、表面变形等情况,具体见图 2,因此从车身侧解决该问题,
(1)需要保证连接面的平面度在合理的范围内,车身需要调整夹具予以保证,严格控制车身该处总成的几何尺寸,具体见图 3。
(2)确保在螺栓螺母法兰面范围内不设置焊点;具体见图 3。
3.2
螺栓 /螺母侧分析
3.2.1
螺栓强度、性能尺寸分析
按照 Q184C1495,将现有螺栓件随机取样分析,通过实验数据确认实物质量是否满足设计要求,通过对 6组螺栓的性能进行确六角法兰面螺栓
认,结果均合格;故排除螺栓实物质量的问题:如表 1:
3.2.2 螺栓预紧力分析
该处的原预紧力设定标准为按标杆车进行设定 90N.M,同时选用的螺栓型号为 Q184C1495,同时通过对比标杆车的螺栓截面可以得出法兰面的厚度比标杆车厚 1mm左右(见图 4),因此在同等预紧力的情况下,现有力矩不能使螺栓法兰面产生相应的变形,即无法完成弹性变形与被连接件接触面形成完整接触,故法兰面不能起到自锁的作用,因此不能完全依照标杆车进行预紧力设定,考虑将预紧力由原来的 90 N.M调整为 120~150N.M。
3.2.3 螺栓与螺母性能等级相匹配分析
同时在设计过程中,不能完全按照标杆车进行,对于标杆车好的地方要保留,对于不合理的地方就需加以变更,这样才能设计出好的产品。
参考文献:
[1]董智慧、曹俊杰. 浅析螺栓如何选配螺母的性能等级,通用机械,2011年,11期 .
[2]赵欣、李文波等 .某型汽车螺栓力学强度的有限元分析,机械设计与研究,2009年,