汽車前懸架擺臂螺栓松脫失效問題解析

賈征明

摘 要：某車型在開發過程中出現前懸架擺臂螺栓松脫的現象，給車輛安全造成很大風險，通過從螺栓連接面（車身）、螺栓、螺母等方面著手分析，得出發生松脫的原因，其中連接面（車身）強度不足、螺母與螺栓的選型等級不匹配、預緊力不足是導致問題發生的原因，通過改善對策的整改、驗證，最終解決了螺栓松脫的問題。

關鍵詞：前懸掛；螺栓松脫； 預緊力；配合面

1 引言

懸掛系統是汽車車架與車橋或車輪之間的一切傳力連接裝置的總稱，其作用是傳遞作用在車輪和車架之間的力和扭力，并且緩沖由不平路面傳給車架或車身的沖擊力，并衰減由此引起的震動，以保證汽車能平順地行駛。而懸架與車身及輪轂的連接是通過螺栓來完成的，因此，即使是懸架的主要零部件（比如擺臂、減震器、扭桿等）設計再合理，如果與其連接的螺栓出問題，那將會導致整個懸架出問題，廈門金龍一款車型在開發過程中即出現前懸架擺臂螺栓松脫的現象，給整車安全帶來了重要隱患，本文主要從工程上分析螺栓出現松脫的原因，并對每個原因給出分析，找到真正的原因，同時采取相應對策。

2 失效模式回顧

該車型前懸采用的是三叉臂獨立懸架，其中三叉臂一端與輪轂連接，另外兩端分別與車身相連接，如圖 1所示，其中前擺臂是通過一螺栓與車身安裝支架固定，該車在開發過程中，壞路強化及綜合耐久驗證過程中，發生前擺臂螺栓松脫。

3 原因分析

3.1 被聯接件即車身配合側分析

被連接面主要保證打緊扭力后，被連接面不產生變形，如果產生變形，將會出現連接面貼合不嚴密，螺紋連接體整體的剛性減小，造成（預緊力）軸力過小，如遇到動態載荷的情況下，即很容易出現扭力松動，從而導致螺栓松脫。

為了再現該情況的存在，將螺栓扭矩打至 90N.m后剖開后與標桿車對比，結果很直觀的會發現被連接面出現間隙過大、表面變形等情況，具體見圖 2，因此從車身側解決該問題，

（1）需要保證連接面的平面度在合理的范圍內，車身需要調整夾具予以保證，嚴格控制車身該處總成的幾何尺寸，具體見圖 3。

（2）確保在螺栓螺母法蘭面范圍內不設置焊點；具體見圖 3。

3.2

螺栓 /螺母側分析

3.2.1

螺栓強度、性能尺寸分析

按照 Q184C1495，將現有螺栓件隨機取樣分析，通過實驗數據確認實物質量是否滿足設計要求，通過對 6組螺栓的性能進行確六角法蘭面螺栓

認，結果均合格；故排除螺栓實物質量的問題：如表 1：

3.2.2 螺栓預緊力分析

該處的原預緊力設定標準為按標桿車進行設定 90N.M，同時選用的螺栓型號為 Q184C1495，同時通過對比標桿車的螺栓截面可以得出法蘭面的厚度比標桿車厚 1mm左右（見圖 4），因此在同等預緊力的情況下，現有力矩不能使螺栓法蘭面產生相應的變形，即無法完成彈性變形與被連接件接觸面形成完整接觸，故法蘭面不能起到自鎖的作用，因此不能完全依照標桿車進行預緊力設定，考慮將預緊力由原來的 90 N.M調整為 120～150N.M。

3.2.3 螺栓與螺母性能等級相匹配分析

同時在設計過程中，不能完全按照標桿車進行，對于標桿車好的地方要保留，對于不合理的地方就需加以變更，這樣才能設計出好的產品。

參考文獻：

[1]董智慧、曹俊杰. 淺析螺栓如何選配螺母的性能等級，通用機械，2011年，11期 .

[2]趙欣、李文波等 .某型汽車螺栓力學強度的有限元分析，機械設計與研究，2009年，