底盤副車架安裝點異響問題的設(shè)計優(yōu)化

孫風蔚 劉文晶 闖超

（浙江吉利汽車研究院有限公司）

汽車底盤副車架對車身的舒適性和穩(wěn)定性起著重要的作用。行車過程中的路面激勵、發(fā)動機燃燒振動及進排氣系統(tǒng)振動等都通過副車架間接傳遞到車身，所以在副車架的開發(fā)過程中，除了保證其基本的模態(tài)和強度滿足要求外，副車架與車身連接點的性能對整車的NVH性能同樣起著非常大的作用[1-2]。如果副車架與車身的連接可靠性不足，輕者發(fā)生相對竄動，引起摩擦異響和縮短使用壽命，重者會直接因受力變形產(chǎn)生裂紋斷裂，產(chǎn)生安全隱患[3]23。文章基于以上問題和實車研發(fā)過程中的問題，對副車架安裝點處的結(jié)構(gòu)設(shè)計進行了優(yōu)化，保證了副車架安裝點的連接強度，且經(jīng)過實車驗證，滿足了使用需求。

1 問題描述與原因分析

某車型在進行整車道路試驗時，發(fā)現(xiàn)當車速達30 km/h以上通過連續(xù)減速帶及在急速剎車的時候，底盤方向會傳出異響。經(jīng)過實車確認，發(fā)現(xiàn)聲音來源是底盤副車架與車身連接點處產(chǎn)生的摩擦異響。

副車架與車身通常的連接形式，如圖1所示。三點式連接形成固定的三角形式，所以結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；而單點式連接，需要和整個副車架與車身連接的其他3個點一起來維持連接點的穩(wěn)定可靠性，且整體呈類似四邊形的四點結(jié)構(gòu)，如果打緊力不夠，很容易產(chǎn)生竄動，因而會導致鈑金間產(chǎn)生摩擦異響。

圖1 副車架安裝點形式

圖2示出該車型副車架與車身連接點的結(jié)構(gòu)示意圖。副車架與車身之間直接通過螺栓螺母進行剛性連接。副車架上的螺栓套筒與車身副車架安裝支座為面與面的貼合結(jié)構(gòu)形式，且套筒經(jīng)過了陰極電泳噴漆處理，而副車架安裝支座經(jīng)過了隨車電泳處理，二者表面都形成了光滑的保護膜，摩擦因數(shù)小，貼合后固定困難，尤其在顛簸路或者車速急劇變化的時候，因為慣性作用，貼合面鈑金容易發(fā)生竄動，因而引起鈑金間摩擦異響。經(jīng)過對標分析，為了增加鈑金貼合面的連接可靠性，通常對于副車架與車身鈑金連接點處為剛性連接的結(jié)構(gòu)，都需要在副車架和車身鈑金的配合面上增加滾壓或者鑄造花紋，以提高摩擦因數(shù)，增加連接強度，避免產(chǎn)生潛在失效問題，導致顧客抱怨和投訴[3]24。

圖2 副車架與車身連接點結(jié)構(gòu)形式圖

2 設(shè)計更改和驗證

經(jīng)過對不同連接形式的副車架結(jié)構(gòu)對標，發(fā)現(xiàn)不論是三點式連接還是單點式連接，如果副車架與車身鈑金處的連接為剛性的鈑金與鈑金的直接貼合，都會在副車架的螺栓套筒端面上增加滾花結(jié)構(gòu)，如圖3所示。

圖3 副車架安裝螺栓套筒端面滾花結(jié)構(gòu)示意圖

副車架螺栓套筒端面增加滾花結(jié)構(gòu)（滾花高度為0.3 mm）后，即副車架與車身鈑金安裝打緊后，套筒表面滾花嵌入車身內(nèi)部0.3 mm（如圖4所示），這樣兩者之間的摩擦因數(shù)增大很多，因而連接可靠性增加。經(jīng)過CAE虛擬強度分析，為保證足夠的連接強度，該車身安裝點處的副車架安裝支座的厚度要足夠，以便滾花壓痕破壞副車架安裝支座端面后還能保證二者之間連接的可靠性。在文獻[2]的分析過程中，副車架安裝支座的厚度需要在2.0 mm以上才能滿足強度要求。經(jīng)過CAE分析驗證，副車架安裝支座厚度更改為2.0 mm以上后，滿足了強度要求。

圖4 副車架與車身鈑金安裝后示意圖

更改后的副車架經(jīng)過實車路試試驗驗證后，底盤異響問題解決，但是在副車架拆裝驗證過程中發(fā)現(xiàn)，車身副車架安裝支座表面處，由于套筒滾花的嵌入，破壞了原先的電泳漆膜，在實際使用過程中水汽滲入貼合面后，沿著鈑金電泳膜破壞處產(chǎn)生了銹蝕，如圖5所示。將副車架安裝支座更改為鍍鋅板，重新試驗驗證后的結(jié)果，如圖6所示，車身副車架支座安裝配合面處無銹蝕問題。

圖5 非鍍鋅板車身表面嵌入滾花壓痕圖

圖6 鍍鋅板車身表面嵌入滾花壓痕圖

3 結(jié)論

對于底盤副車架與車身的配合安裝點處的結(jié)構(gòu)，在設(shè)計過程中一定要保證二者配合安裝的打緊力和二者連接的可靠性，避免在使用過程中兩者之間發(fā)生竄動，產(chǎn)生異響，影響使用壽命和產(chǎn)品性能。

1）底盤副車架與車身鈑金的剛性接觸面需要增加滾花結(jié)構(gòu)，增加摩擦因數(shù)，保證安裝面的打緊力；

2）副車架安裝處的端面滾花高度建議為0.3 mm，輪齒數(shù)量建議為12個或18個，具體需要根據(jù)副車架結(jié)構(gòu)和端面的大小分析決定；

3）與副車架配合的車身鈑金需要采用厚度在2 mm以上的高強度鋼板，保證連接剛度；

4）考慮到防腐性能，與副車架配合的車身鈑金要求采用鍍鋅板。

綜上，在車身配合件的設(shè)計過程中，要考慮配合件的安裝形式和使用狀態(tài)，對于不同的使用性能要求，需要采取不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計形式，如類似副車架與車身剛性連接的這種結(jié)構(gòu)，要在結(jié)構(gòu)設(shè)計上增加連接處的摩擦因數(shù)，保證后續(xù)安裝連接強度的可靠性。