某輕卡車架橫梁開裂問題原因分析與改進

徐論意，仁春林

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某輕卡車架橫梁開裂問題原因分析與改進

徐論意，仁春林

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

車架是輕卡的關鍵零件，其可靠性與整車行駛安全性及產品品質強相關。針對橫梁開裂問題，文章從結構等方面進行分析，最終通過優化解決此問題。

車架；橫梁；開裂

引言

車架作為輕型卡車的“脊梁”，車架的可靠性與整車行駛安全性強相關。車架出故障維修成本高、周期長，影響產品品質和客戶滿意度。

圖1 第三橫梁開裂圖示

某輕型卡車采用邊梁式車架結構，由兩根位于兩邊的縱梁和若干根橫梁組成，用鉚接法將縱梁與橫梁連接成堅的剛性結構。在可靠性試驗過程中出現車架第三橫梁開裂問題，故障點在橫梁與縱梁交叉點的加強筋邊界，斷裂里程為強化路6900Km。其故障如圖1所示。

本文從第三橫梁的材料、沖壓成型、強度等多個方面對開裂問題進行分析，最終通過優化整改，徹底解決此問題。

1 原因分析

1.1 支架材料物理性能分析

該橫梁采用510L-4.0材料，屈服強度不小于355MPa，抗拉強度不小于510Mpa。對故障件橫梁取樣進行拉伸試驗，檢測結果顯示材料合格，見表1。

表1 510L-4.0拉伸試驗記錄

1.2 材料化學成分分析

從故障件上切取樣件，對其進行化學成分分析，測試結果見表2：

表2 510L化學成分分析結果

分析結果顯示，材料化學成分符合標準要求，樣件合格。

1.3 沖壓質量分析

該橫梁為帶筋結構，采用模具沖壓成型，故障件為P0件。對新件從開裂位置進行切割，宏觀形貌見圖2。由圖可見，材料無明顯變薄等缺陷。

圖2 故障件的宏觀形貌

1.4 結構強度分析

在整車行駛過程中，會出現驅動、制動、轉向、沖擊及單輪懸空五種典型工況。采用Hypermesh軟件對五種工況進行分析，各工況最大應力見表2，應力云圖見圖3。

表3 五種工況最大應力

由上表可知在沖擊工況及單輪懸空工況下兩種結構橫梁應力均超過材料的屈服強度。

由上圖可知在沖擊工況、單輪懸空工況最大應力點與故障位置一致。

綜上所述，第三橫梁結構不合理導致開裂故障。

2 改進優化

該橫梁在車架上不僅能夠加強車架強度和剛度，減少車架扭曲變形量，同時兼起變速箱吊掛安裝支架的作用，實現發動機與變速箱與車架總成的連接。為提高第三橫梁強度，對橫梁結構進行優化，降低變速箱懸置點的高度，同時將橫梁上的沖壓筋下移，見圖4。

圖4 橫梁結構優化

優化后第三橫梁沖擊工況、單輪懸空最大應力分別為300.2MPa和365.1MPa，分別降低26%和44%。優化后各工況最大應力見表3。

表4 五種工況最大應力

優化后各工況應力大幅下降，預計可滿足整車全壽命需求。

3 試驗驗證

針對上述優化后的第三橫梁，進行整車165423km試驗驗證（其中強化路折合其他路況里程為1:15），橫梁無開裂問題故障發生，下表為其試驗里程。

表5 優化后第三橫梁整車試驗里程

4 結束語

本文從橫梁結構優化解決橫梁開裂問題，且路試試驗驗證效果良好。本文對橫梁設計及類似問題的解決具有一定的指導和借鑒作用。

[1] 王鈺棟.HyperMesh&HyperView應用技巧與高級實例[M].機械工業出版社.

[2] 王霄鋒.汽車底盤設計[M].清華大學出版社.

A light truck beam cracking problemcause Analysis and improvement

Xu Lunyi, Ren Chunlin

( Anhui Jianghuai Automobile Group Co., Ltd., Anhui Hefei 230601 )

Frame is the key parts of light trucks, its reliability is associated with the vehicle driving safety and product quality. According to beam cracking problem, this article from aspects of the structure were analyzed, and finally by optimizing the solution to this problem.

frame; beam; cracking

U463.32+6

B

1671-7988(2018)20-93-02

U463.32+6

B

1671-7988(2018)20-93-02

徐論意，就職于安徽江淮汽車集團股份有限公司輕型商用車研究院。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.20.034