某車型副車架防轉(zhuǎn)支架失效原因分析

馬江豐+王亮

摘 要：某車型耐久試驗(yàn)車副車架在擺臂拆卸過(guò)程中出現(xiàn)防轉(zhuǎn)支架失效，擺臂拆卸困難。本文主要對(duì)此問(wèn)題產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，通過(guò)工藝過(guò)程分析、防轉(zhuǎn)支架受力分析，確定失效原因?yàn)楦避嚰芗皵[臂小軸套實(shí)際軸線與理論軸線存在偏差，防轉(zhuǎn)支架焊道長(zhǎng)度短，打緊螺栓時(shí)，力矩全部由防轉(zhuǎn)支架承受，導(dǎo)致防轉(zhuǎn)支架失效。

關(guān)鍵詞：副車架、防轉(zhuǎn)支架、同軸、變形

1 失效案例

某車型副車架與擺臂連接位置設(shè)計(jì)為防轉(zhuǎn)支架結(jié)構(gòu)（內(nèi)含方螺母），其作用是防止方螺母旋轉(zhuǎn)，便于零件的裝配。但在此車型的耐久試驗(yàn)車拆卸過(guò)程中，出現(xiàn)防轉(zhuǎn)支架未滿焊翻邊發(fā)生翹起變形，導(dǎo)致螺母與螺栓連軸轉(zhuǎn)問(wèn)題，擺臂拆卸困難。

2 失效原因分析

2.1 工藝過(guò)程分析

副車架總成及擺臂總成小軸套軸線與大軸套軸線理論上應(yīng)相交，即處于同一平面。通過(guò)5套零件數(shù)據(jù)測(cè)量，副車架焊接總成中左右小軸套軸線相對(duì)大軸套軸線均偏向于遠(yuǎn)離球銷方向，左右擺臂焊接總成中小軸套軸線相對(duì)大軸套軸線均偏向于接近球銷方向，即副車架小軸套實(shí)際軸線與擺臂小軸套實(shí)際軸線偏向相反的方向。

在副車架與擺臂合裝過(guò)程中，因大軸套安裝位設(shè)計(jì)有環(huán)形限位結(jié)構(gòu)，需先將擺臂大軸套安裝到位后使用定位銷定位，然后小軸套旋入副車架總成小軸套安裝位，小軸套內(nèi)管外端面與副車架小軸套外安裝孔對(duì)正時(shí)，因副車架小軸套實(shí)際軸線與擺臂小軸套實(shí)際軸線偏向相反的方向，小軸套內(nèi)管內(nèi)端面相對(duì)副車架小軸套內(nèi)安裝孔產(chǎn)生錯(cuò)位，即合裝后，擺臂小軸套內(nèi)管軸線與副車架小軸套安裝位軸線不同軸，三條軸線相對(duì)位置關(guān)系如圖1所示。

擺臂小軸套內(nèi)管軸線與副車架小軸套安裝位軸線不同

軸，會(huì)使擺臂安裝螺栓與副車架板不垂直，使方螺母無(wú)法緊貼副車架板表面，安裝過(guò)程中無(wú)法通過(guò)摩擦力承受全部擰緊力矩，會(huì)使大部分扭矩由防轉(zhuǎn)支架承受。

2.2 防轉(zhuǎn)支架受力分析

如圖2所示，防轉(zhuǎn)支架右、上兩側(cè)滿焊，左側(cè)8mm焊道，下側(cè)無(wú)焊道。圖示工況下，左側(cè)翻邊受力點(diǎn)與焊道固定點(diǎn)存在17mm長(zhǎng)的力臂，在承受至一定力后因杠桿效應(yīng)，左側(cè)翻邊局部應(yīng)力超過(guò)材料屈服強(qiáng)度，發(fā)生翹起變形，同時(shí)下側(cè)無(wú)焊道亦會(huì)產(chǎn)生變形。

防轉(zhuǎn)支架設(shè)計(jì)時(shí)至少需要保證相對(duì)兩側(cè)翻邊強(qiáng)度，即可實(shí)現(xiàn)其防轉(zhuǎn)功能。而通過(guò)上述受力分析，此失效防轉(zhuǎn)支架僅有相鄰翻邊滿足強(qiáng)度要求，沒(méi)有相對(duì)的兩個(gè)滿足強(qiáng)度要求的翻邊。這是防裝支架發(fā)生失效的一個(gè)主要因素。

3 問(wèn)題再現(xiàn)及對(duì)策驗(yàn)證

3.1 原工藝過(guò)程問(wèn)題再現(xiàn)

副車架與擺臂合裝過(guò)程中，安裝位軸線是否同軸的兩種情況：

（1）完全同軸：方螺母與副車架貼合，經(jīng)實(shí)際驗(yàn)證，防轉(zhuǎn)支架無(wú)變形；

（2）不同軸：方螺母與副車架呈一定角度，不完全貼合，經(jīng)實(shí)際驗(yàn)證，防轉(zhuǎn)支架在擰緊力矩達(dá)到150N.m（設(shè)計(jì)扭矩為210 N.m±15 N.m）變形失效。

3.2 對(duì)策制定及驗(yàn)證

（1）調(diào)整副車架或擺臂焊接工裝，使副車架小軸套實(shí)際軸線與擺臂小軸套實(shí)際軸線偏向方向一致，保證副車架和擺臂合裝后的同軸度，使擰緊力矩大部分由摩擦力承受；

（2）將防轉(zhuǎn)支架左側(cè)翻邊焊道由8mm焊道更改為滿焊，保證防轉(zhuǎn)支架左右兩側(cè)翻邊強(qiáng)度。

為驗(yàn)證防轉(zhuǎn)支架更改方案可行性，驗(yàn)證其在極端工況下是否滿足使用要求（即擰緊力矩全部由防轉(zhuǎn)支架承受）。驗(yàn)證時(shí)使方螺母與副車架不貼合，驗(yàn)證結(jié)果見(jiàn)表1；結(jié)果表明擰緊扭矩達(dá)到240 N.m時(shí)（要求210 N.m±15 N.m），防轉(zhuǎn)支架仍具備防轉(zhuǎn)功能，更改方案滿足使用要求。

4 總結(jié)

從設(shè)計(jì)及過(guò)程實(shí)現(xiàn)兩方面進(jìn)行問(wèn)題分析解決。設(shè)計(jì)時(shí)，需保證相對(duì)兩側(cè)翻邊的強(qiáng)度，才能實(shí)現(xiàn)防轉(zhuǎn)支架的防轉(zhuǎn)功能。過(guò)程實(shí)現(xiàn)方面，需保證副車架小軸套安裝位軸線與擺臂小軸套軸線同軸，從而確保總成的功能實(shí)現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

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