實車沖擊試驗在汽車開發中的運用

王蛟龍

（廣汽三菱汽車有限公司，長沙 410100）

前言

汽車是人們日常活動中的重要出行工具，對搞高生活的便捷性起了重要的作用，所以在經濟快速發現的當下，越來越多的人購買汽車來提升自我的生活品質。而且我國汽車工業經過幾十年快速發展，我國的汽車產品的開發由技術引進，逆向開發轉向正向自主開發。汽車購買者從以前關注汽車的價格、外觀，到現在更關注汽車的各方面性能，因為性能影響著駕駛的安全性和舒適性，可靠性和耐久性影響汽車的安全性。

在現如今市場競爭日益激烈的環境下，各汽車公司新車上市的速度亟需加快，因此汽車研發及驗證需加快。汽車開發驗證一般分為虛擬試驗（CAE 分析），臺架試驗和整車道路試驗[1]。虛擬試驗可靠性低，一般在車型開發初期對部件開發進行輔助[2]；臺架試驗只對汽車某個系統的驗證，而且不能反應實際汽車行駛的受力情況；整車道路是汽車開發驗證中必不可少的環節。本文介紹了汽車正向開發中一種考核懸架系統可靠性的整車試驗方法，評價懸架系統在受到外力沖擊的情況，懸架系統各部件可靠性，并對某車型在進行此試驗時出現的問題進行了分析。

1 實車沖擊試驗方法

1.1 Wash Out 試驗

Wash Out 試驗是模擬汽車高速過溝壑減速時，汽車懸架受到過大沖擊力時，懸架系統的可靠性。試驗道路如梯形，角度為45 °溝壑長度1 000 m，具體要求如圖1 所示。試驗時汽車按整備質量以60 km/h 速度行駛，然后按規定的減速度進行減速，每個減速度工況試驗6次，試驗完后檢查懸架的部件狀況和螺栓扭力的衰減情況。

圖1 Wash Out 試驗路面要求

1.2 緣石試驗

緣石試驗是模擬汽車中速單邊過臺階時，汽車懸架受到過大沖擊力時，懸架系統的可靠性。道路要求如圖2，臺階高度200 mm。試驗時汽車按整備質量以40 km/h 單邊過臺階，第一階左右輪各三次過臺階，第二階段左右輪各7 次過臺階，試驗方法圖表2。試驗完后檢查懸架的部件狀況和螺栓扭力的衰減情況，如Wash Out試驗。

表2 緣石試驗方法

圖2 緣石試驗路面要求

1.3 突起乘越試驗

突起乘越試驗是模擬汽車高速過凸臺時，汽車懸架受到過大沖擊力時，懸架系統的可靠性。凸臺高度100 mm，長度500 mm，角度如公式所示，詳細要求如圖3。試驗時汽車按整備質量以60 km/h 通過凸臺，試驗次數20 次，具體方法如表3。試驗完后檢查懸架的部件狀況和螺栓扭力的衰減情況，如Wash Out 試驗。

圖3 突起乘越試驗路面要求

表3 突起乘越試驗方法

2 實車沖擊試驗實例

2.1 事例描述

某車型在試驗場進行實車沖擊試驗（緣石試驗、Wash Out 試驗和突起乘越試驗），每項試驗前后都要檢查重要連接部位螺栓的扭力，其中突起乘越試驗每隔5 回要檢查重要連接部位螺栓的扭力，當第四次檢查突起乘越試驗車的前懸架上擺臂與球銷緊固螺栓的扭力時，發現左側三個螺栓（見圖4）的扭力下降嚴重，超出了允許范圍實測扭力為零，部件出現了開裂如圖5。

圖4 螺栓分布圖

圖5 扭力下降圖

通過實車沖擊時發現了前懸架上擺臂存在嚴重的制造質量問題。

2.2 原因分析

對扭力下降的前懸架左上擺臂總成進行外觀及拆解分析，發現擺臂與球銷干涉如圖6，擺臂與球銷三個螺栓孔配合面間隙過大（圖7）。

圖6 擺臂與球銷圖

圖7 配合面間隙圖

擺臂與球銷配合的三個螺栓孔配合面間隙過大，是導致扭力下降的主要原因，因此須改善擺臂與球銷配合的三個螺栓孔配合面的間隙，需從三方面進行改：對擺臂下板的鈑金件模具進行整改，以使下板的鈑金件三個螺栓孔處的平面度及平行度得到改善；增加上下板焊接后，擺臂與球銷配合面處的間隙檢查，使配合間隙達到要求（≤0.1 mm）的擺臂流入到下一工序，間隙達不到要求的作為整改件或不良件處理；改善螺栓緊固的作業方法，保證擺臂與球銷不干涉。

表1 Wash Out 試驗方法

2.3 對策

1）修整上擺臂下板的折彎，成形工程的模具

模具整改如圖8，修模后將模具成形面修整為一體構造提高了面精度，同時調整了整體的接觸面，提高了下板的鈑金件三個螺栓孔處的平面度和平行度。

圖8 模具整改圖

2）制造簡易檢具，檢查上擺臂三個螺栓孔的平行度，要求最大間隙不能超過0.1 mm（圖9）。

圖9 檢具圖

3）改善螺栓緊固的作業方法

如圖10 所示，改善前將產品設定到設備上后直接按照上記順序逐個鎖緊螺栓。當首先鎖緊螺栓1 時，球頭也隨著螺栓回轉方向輕微轉動，導致球頭與板金部品干涉。改善后先將3 螺栓手動擰到一半后目視確認兩端間隙是否均一，再按照下記順序逐個鎖緊以防止在鎖緊過程中球頭回轉移動。

圖10 螺栓緊改善圖

2.4 效果驗證

整改后再次行實車沖擊試驗，前上擺臂與球銷緊固螺栓扭力有輕微下降，但都在規格要求范圍內，因此整改對策是有效的。通過對前懸架上擺臂的整改，使前上擺臂與球銷連接螺栓的扭力在實車沖擊試驗時滿足了要求，整改達到了目標。

3 結論

汽車懸架作為汽車傳遞車輪與車身之間力和力矩，緩沖路面傳給車身的沖擊力，衰減振動的重要系統之一[3]。在汽車行駛時常受到路面的沖擊力，因此在汽車開發驗證中，需一套特別的試驗方法驗證其可靠性，本文針對此目的，介紹了實車沖擊試驗方法，以驗證汽車懸架系統在苛刻路面條件下的可靠性，并對某車型在實車沖擊試驗中出現的總是進行分析，提出對策，為汽車開發驗證和品質改善提供借鑒。