某乘用車后減振器總成可靠性性能提升

李德淯 王振東 李中洋

摘 要：后減振器總成作為連接車身及多連桿后獨立懸架的載體，能夠可靠傳遞車輪至車身的載荷對車輛行駛穩(wěn)定性、乘客安全非常重要。針對某乘用車多連桿后獨立懸架后減振器路試過程出現(xiàn)彎曲失效問題，文章從結(jié)構(gòu)優(yōu)化、結(jié)構(gòu)材料提升、優(yōu)化力傳遞通道的角度，結(jié)合CAE有限元分析、臺架試驗驗證、路試試驗驗證，為后減振器總成設(shè)計開發(fā)及可靠性提升提供參考方案。

關(guān)鍵詞：后減振器總成;強度;彎曲;可靠性

中圖分類號：U462.3+5 ?文獻標識碼：A ?文章編號：1671-7988（2020）19-55-03

The Reliability Improvement of Rear Absorber to One Passenger Car

Li Deyu1， Wang Zhendong2， Li Zhongyang1

（ 1.SAIC-GM-Wuling Automobile Co.， Ltd.， Guangxi Liuzhou 545000;

2.Guangxi Aisheng Creative Technology Co.， Ltd.， Guangxi Liuzhou 545000 ）

Abstract： Rear absorber as a connection between body and multi-link of independent suspension， it is important for Driving stability and Passengers safety to reliably delivery the load from wheels to body. For the bending problem of rear absorber to one passenger car， this article contains optimizing structure， material and force channel by using finite element analysis， bench test and road test， providing the reference solution for rear absorber design and reliability.

Keywords： Rear absorber; Yield strength; Bending; Reliability

CLC NO.： U462.3+5 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）19-55-03

1 引言

現(xiàn)代汽車對車輛操縱穩(wěn)定性、平順性、安全性能要求越來越高，減振器總成作為懸架系統(tǒng)重要組成結(jié)構(gòu)，保證減振器總成功能有效性至關(guān)重要。多連桿后獨立懸架系統(tǒng)上的后減振器總成，把后下控制臂總成（后輪轂支架）與車身輪罩（大梁）彈性連接起來。后減振器總成正常工作時，能緩和、衰減以及傳遞不平路的沖擊載荷，保證汽車行駛性能。當后減振器總成設(shè)計不能滿足車輛使用強度要求時，存在減振器彎曲、漏油失效風(fēng)險，嚴重時減振器會出現(xiàn)斷裂失效，既影響車輛行駛性能，極限工況下又會危害駕駛員以及乘客人身安全。

本文針對某乘用車車型研發(fā)過程減振器彎曲問題，通過對量產(chǎn)車型零件結(jié)構(gòu)對比、CAE有限元分析、臺架試驗驗證以及可靠性試驗驗證等方面綜合分析，達到后減振器總成強度滿足使用要求的目標。

2 問題說明

2.1 后減振器彎曲失效模式

某一車型開發(fā)過程出現(xiàn)后減振器總成彎曲失效，零件失效路試里程2539Km。經(jīng)排查，車輛未發(fā)生異常路試工況，車輛正常耐久驗證出現(xiàn)底座與吊環(huán)位置彎曲變形，如圖1所示。

2.2 后減振器總成參數(shù)對比

后減振器總成基本參數(shù)與懸架類型、車輛輪跳量、懸架杠桿比、減振器總成布置等因素相關(guān)。從表1數(shù)據(jù)上看，彎曲后減振器總成基本參數(shù)在合理范圍。

3 原因分析

3.1 材料成分分析

分析后減振器彎曲失效位置，如圖2所示，失效位置是貯油缸底座、下吊環(huán)連接處，該位置貯油缸底座與下吊環(huán)成型后焊接一體，彎曲位置位于焊縫靠近貯油筒底座處。

貯油缸底座、下吊環(huán)、焊絲分別安排材料頻譜分析金屬元素成分與材料屈服強度，從表2數(shù)據(jù)上看，貯油缸底座、下吊環(huán)材料、焊絲元素成分滿足材料成分要求，貯油缸底座、下吊環(huán)材料、焊絲屈服強度滿足材料性能要求。

3.2 焊縫分析

后減振器總成彎曲失效位置是下部貯油缸和吊環(huán)焊接位置附近，焊接質(zhì)量對連接位置耐久影響大，故失效件焊縫安排測量焊縫熔深，從失效件焊縫上隨機選取三個位置測量焊縫厚度、焊腳長度以及熔化深度，從表3數(shù)據(jù)上看，后減振器總成彎曲位置焊接質(zhì)量滿足要求。

3.3 強度分析

針對后減振器總成彎曲失效故障，選取了設(shè)計開發(fā)過程中三個典型路試工況進行后減振器總成強度分析：單側(cè)過深坑工況、向前緊急制動工況與極限轉(zhuǎn)向工況，分別提取對應(yīng)工況的載荷對后減振器總成進行加載分析，每種工況下對應(yīng)的最大應(yīng)力結(jié)果如表4。同時對后減振器總成分析抗彎曲能力，結(jié)果如表5。

從表3、表4來看，某乘用車A車后減振器總成貯油缸底座在單側(cè)過深坑工況強度未達到目標值，當后減振器總成承受深坑工況時，貯油缸底座材料出現(xiàn)塑性變形，材料超過屈服點后減振器總成出現(xiàn)彎曲失效模式。

4 改進方案

針對貯油筒底座強度不足問題，有兩種改進方案：1、提升貯油缸底座材料屈服強度等級;2、改善后減振器總成吊環(huán)至貯油缸底座傳遞受力通道。

改善方案1無需新增成型模、落料模及檢具，單獨更換現(xiàn)方案貯油缸底座材料，方案成本、周期均有較大的優(yōu)勢，但是提升高強度材料存在零件成型過程減薄、開裂的風(fēng)險，材料強度等級不能提升過高。所以提升貯油缸底座材料的同時，同步優(yōu)化吊環(huán)至貯油缸底座傳遞受力通道，雙管齊下提升后減振器總成可靠性能。

如圖4所示，優(yōu)化后減振器總成的力傳遞通道，可以通過在后減振器總成外筒焊接加強套實現(xiàn)，力傳遞通道從下控制臂-吊環(huán)-貯油缸底座-外筒優(yōu)化為下控制臂-吊環(huán)-貯油缸底座/加強套-外筒，降低失效位置的應(yīng)力值，同時加強套兼具提升抗彎曲能力的作用，從表4和表6有限元分析數(shù)據(jù)上看，方案1和方案2同時實施后，貯油筒底座最大應(yīng)力降低37%，優(yōu)化方案滿足后減振器總成設(shè)計要求。

5 可靠性驗證

5.1 耐久臺架試驗驗證

優(yōu)化方案后減振器總成搭載整車四立柱臺架耐久試驗，原方案后減振器總成在試驗進度25%時發(fā)生彎曲失效，優(yōu)化方案成功完成100%四立柱臺架耐久試驗無彎曲失效，從四立柱臺架耐久試驗數(shù)據(jù)看，優(yōu)化方案后減振器總成可靠性性能提升明顯。

5.2 整車常規(guī)可靠性試驗驗證

優(yōu)化方案后減振器總成搭載整車常規(guī)可靠性試驗試驗，原方案后減振器總成在整車常規(guī)可靠性試驗壞路里程2539KM時發(fā)生彎曲失效，優(yōu)化方案成功完成整車常規(guī)可靠性試驗壞路里程7558KM時，后減振器總成無彎曲失效，后減振器總成耐久性能提升明顯。

6 結(jié)論

本文以某乘用車后減振器總成彎曲失效問題分析為背景，從結(jié)構(gòu)設(shè)計、過程控制、質(zhì)量等角度入手，分析快速鎖定失效原因，結(jié)合四立柱臺架試驗以及整車常規(guī)可靠性耐久試驗快速驗證新方案，實現(xiàn)了提升后減振器總成可靠性性能提升的目的，為后減振器總成設(shè)計開發(fā)提供可借鑒的開發(fā)經(jīng)驗。

參考文獻

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