汽车底盘松散 异响应该如何处理
李春++刘洪伟++马洪雨++张敬宾
中图分类号：U472 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）20-0215-01
前言
近些年，随着汽车工业的高速发展，汽车保有量逐年增加，售后市场反馈的问题也逐年增加，而底盘异响问题也逐渐增多。笔者通过对售后返回摆臂总成件的拆解，通过故障再现锁定问题真因。从设计角度将问题进行解决。
1 售后件分析
观察售后返回摆臂装配总成外观，无磕碰划伤；球销无磕碰划伤且摆动力矩与连接螺栓力矩无异常；观察大轴套外观及轴套结构无异常。问题锁定小轴套滚花磨损，小轴套安装位力矩异常。
将售后返回件摆臂装配总成装至试验车，进行路试试验，验证在转向行驶及起步制动时是否出现异响问题；
①摆臂小轴套总成连接螺栓（设计力矩为210 N.m）分别拧紧至170N.m、250N.m；
②将其余各连接部位螺栓拧紧至规定力矩；
③进行转向行驶验证；扭曲路、搓板路、减速带及卵石路验证；观察小轴套两端橡胶部位与摆臂安装支架总成开口的间隙变化。
验证结果显示：小轴套总成连接螺栓拧紧170N.m，转向行驶时故障再现，在过减速带及起步制动时异响，同时小轴套两端橡胶部位与摆臂安装支架总成之间存在间隙；小轴套总成连接螺栓拧紧250N.m，故障未再现，小轴套两端橡胶部位与摆臂安装支架总成之间无间隙。
确定摆臂异响发生部位为小轴套总成和摆臂安装支架总成连接处。整车在运动过程中，小轴套与支架发生相对运动，小轴套滚花端面异常磨损，小轴套安装位产生异响。
2 摆臂结构与受力分析
2.1摆臂小轴套套管和摆臂小轴套总成属于过盈配合；小轴套在摆臂支架内窜动，导致小轴套相对套管发生运动及小轴套相对摆臂支架运动，导致小轴套滚花磨损，致使小轴套内管长度和压装尺寸减小。
2.2摆臂支架与小轴套为间隙配合，通过螺栓拧紧后，摆臂支架端面与小轴套端面滚花存在间隙（未完全贴合），整车在行驶过程中，小轴套在摆臂安装支架内窜动；
2.3作用于支架外侧螺栓所施加的轴向力为F，消耗摆臂支架弹性变形（摆臂支架与小轴套刚刚接触）的轴向力为F1，摆臂支架与小轴套端面接触后至完全贴合且产生印痕的轴向力为F2，综上F=F1+F2；
3 整车状态受力分析
①当整车行驶在颠簸路或过减速带时，摆臂受垂向力；
②当整车在转向时，摆臂受侧向力；
③当整车在起步刹车时，摆臂受制动力作用；
当轴套实际作用轴向力F2<所需轴向力时（无轴向力标准），小轴套端面与摆臂支架无法完全贴合，存在间隙，车辆行驶过程中摆臂总成受垂向力及侧向力和制动力作用，小轴套在安装支架内旋转及两者之间发生碰撞导致此处产生异响。
4 小轴套与支架完全贴合所需轴向力计算
4.1使用万能压力试验机，确定安装支架受力F1与变形量X的关系，压装安装支架产生变形，在变形量0-1.7mm区间内，压力随位移呈线性变化，当摆臂小轴套总成和摆臂安装支架总成间隙最大时，即当X=1.7mm时，记录所需轴向力：
其中，安装支架开口尺寸62.5（0，+1）mm，轴套内管尺寸62±0.2mm，计算配合间隙x为0.3-1.7mm，取间隙最大值取样。
安装支架受力与变形量之间的关系F1≈12.09x（取系数平均值）
4.2依据小轴套滚花与安装支架贴合试验验证，确定轴套所需轴向力标准：
选取完全贴合样板为标准（印痕深度0.3mm，贴合面积100%，滚花长度>3mm），观察压装曲线，间断停止压装，确认印痕直至达到样板标准，记录压装力。
验证压装力最大值为66KN，为保证印痕深度和贴合面积，轴向力F2≥66KN。
依据汽车设计标准手册，GB/T 16823.2-1997 设计力矩T与螺栓轴向力F的关系，
公式如下：
T=Kmin F d/（1+0.01m）
其中：
T：设计力矩210N.m
Kmin：扭矩系数（与摩擦系数相关）
F：螺栓轴向力
d：螺栓直径M14
m：扭矩扳手精度（±0.03KN）m=3
结论：取螺栓摩擦系数u=0.15，支撑面摩擦系数u=0.15查表得Kmin =0.199，
施加210N.m拧紧力矩，螺栓施加轴向力：F=77.63KN
摆臂支架与小轴套接触所需轴向力：F1≈12.09x
摆臂支架与小轴套完全贴合且产生印痕所需轴向力： F2≈ F-F1≥66KN
F2≈T（1+0.01m）/ Kmin d -12.09x≥66KN
注：T为设计力矩210±10N.m，Kmin为扭矩系数（常数），x为配合间隙（变形量）
结论：设计力矩一定的情况下，摆臂支架与小轴套完全贴合且产生印痕所需轴向力与摆臂支架（未夹紧状态）与小轴套的配合间隙成反比。
5 过程控制确认
结论：配合间隙符合产品设计要求，过程控制合格。
6 配合间隙验证
选取合格试验件，匹配不同配合间隙进行试装验证，统计合格率。
经验证：0.5-0.8mm间隙范围内整车路试无异响 ；1.4-1.7mm间隙范围内整车路试发生异响。配合间隙在设计范围内的产品仍出现异响问题，说明配合间隙设计值不合理，需对间隙值进行重新设计。
7 间隙核算
小轴套所需的轴向力F2≥66KN， 当T=210N.m
根据公式：F2≈T（1+0.01m）/ Kmin d-12.1x
计算最大间隙x≤0.96mm
在轴套与安装支架最小间隙时，满足线体的可装配性，控制轴套与安装支架最小间隙为0.1mm
总结：经计算与验证，重新确定配合间隙为0.1—0.9mm
8 设计方案
为辨识设计方案是否有效，确认最终对策，分别对设计方案进行厂内50套、20000套验证及售后市场跟踪验证。售后市场在对策实施后共发生5例摆臂异响问题（初步判定配合间隙未达到要求）改善效果明显。
