某車型擺臂偏心螺栓總成滑絲問題解析

王韶普 劉國超

摘 要：針對某新開發車型在調整四輪參數的過程中發生擺臂調整螺栓滑絲問題，基于偏心螺栓結構及結構受力分析，通過更改偏心螺栓限位結構，并且對力矩進行重新校核，經過驗證力矩可以滿足整車裝配及耐久要求，偏心螺栓滑絲問題消除。

關鍵詞：偏心螺栓；滑絲；四輪定位；力矩

緊固件作為汽車零部件必不可少的連接件，即保證汽車平穩行駛，又肩負著汽車安全的重任。擺臂偏心螺栓用于調節車輪的外傾角、后傾角， 既要保證緊固零部件安全，又要保證提供足夠的軸向力，保證車輛在運行過程中，四輪參數不發生變化，提高汽車的行駛穩定性及安全性。

1 問題描述

某車型在開發試驗過程中反饋，在四輪參數調整過程中，前下擺臂四輪調整偏心螺栓擰緊到合格力矩值（210N·m±21N）后，再次調整偏心螺栓時，螺栓總成滑絲。（如圖1所示）

2 原因調查

偏心螺栓用于調整四輪參數，偏心螺栓至少需保證在整車壽命周期內，不出現斷裂、滑絲、力矩衰減等缺陷。 而此車型偏心螺栓的實效，就是在調整四輪過程中，對偏心螺栓進行松開、緊固時，發生的實效。經調查導致前下擺臂偏心調整螺栓滑絲原因主要為：設計力矩過大、設計結構不能滿足抗拉強度要求產生變形。

3 對策實施

通過分析的真因，尋找最佳解決方案，將偏心螺栓更改為雙邊槽結構在擰緊過程中螺紋對稱受力，滑絲問題得到解決。

制定方案如下：

參照國外韓系、德系車型偏心調整螺栓結構，將偏心螺栓更改為雙邊槽結構螺紋損失18%，在擰緊過程中螺紋對稱受力，螺栓不會產生滑絲。（如圖2為變更前狀態，圖2為變更后狀態。）

由于變更前對摩擦系數無要求，并按國標要求標準力矩 M14*1.5（178-235N·m）范圍內執行，當在180N·m的力矩下，摩擦系數為0.255，軸向力為35.5kN；在改為雙邊槽結構后，對其打緊力矩、軸向力、及摩擦系數重新設計得出：在180N·m的力矩下，摩擦系數為0.123，軸向力為66.8kN；由于后下擺臂偏心調整螺栓與變更前前懸下擺臂調整螺栓結構相同，同時將后懸下擺臂偏心調整螺栓（M12*1.5 ）按雙邊槽結構進行更改，在100N·m的力矩下，摩擦系數為0.123，軸向力為61.4kN。

試驗項目：

①對其變更后的結構進行扭轉試驗驗證（如下表）：

②對其變更后的偏心螺栓及螺母進行金像分析：螺母基本組織均為回火索氏體，螺紋表面輕微脫碳，硬度HV10：（384、379、374），AVE為379；偏心螺栓基本組織為回火索氏體、螺紋表面存有淬火裂紋深度為0.081、無脫碳，硬度HV10（374、379、377），AVE為376。由試驗證明，螺栓螺母基體硬度符合要求。

偏心螺栓結構及摩擦系數變更后力矩值的確定，根據上述試驗，M14*1.5采用180N·m，M12*1.5采用100N·m。

4 效果驗證

變更后對安裝零件區域無影響，將變更后雙邊槽偏心調整螺栓裝車后，打到規定力矩后，進行四輪參數多次調整，打緊、旋松螺栓、螺母均沒有滑絲現象；在按試驗要求進行道路試驗一定里程后再次調整偏心螺栓，螺栓、螺母均沒有滑絲現象。此結構提升了汽車在各種行駛工況下的操穩性、安全性，并提高了生產和售后維修效率，此方案可行。

5 經驗橫展

此問題反應出設計扭緊力矩大小時，需考慮被緊固件的結構及其在使用過程中所需的最小軸向力，進而根據緊固件和被緊固件端面的摩擦系數，確定最小設計扭矩。在設計時必須對緊固件和被緊固件端面的摩擦系數提出要求，同時為保證被緊固件的性能需要借鑒國外其他車型的結構。緊固件盡量用機械性能較高的材料，但由于提高機械性能同時其加工工藝復雜，這就需要避免設計過于復雜的結構，同時在設計過程中要結合工藝成型性分析，將問題消除在設計階段。