實(shí)車沖擊試驗(yàn)在汽車開發(fā)中的運(yùn)用

王蛟龍

（廣汽三菱汽車有限公司，長(zhǎng)沙 410100）

前言

汽車是人們?nèi)粘；顒?dòng)中的重要出行工具，對(duì)搞高生活的便捷性起了重要的作用，所以在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)現(xiàn)的當(dāng)下，越來越多的人購買汽車來提升自我的生活品質(zhì)。而且我國汽車工業(yè)經(jīng)過幾十年快速發(fā)展，我國的汽車產(chǎn)品的開發(fā)由技術(shù)引進(jìn)，逆向開發(fā)轉(zhuǎn)向正向自主開發(fā)。汽車購買者從以前關(guān)注汽車的價(jià)格、外觀，到現(xiàn)在更關(guān)注汽車的各方面性能，因?yàn)樾阅苡绊懼{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(xiàn)如今市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的環(huán)境下，各汽車公司新車上市的速度亟需加快，因此汽車研發(fā)及驗(yàn)證需加快。汽車開發(fā)驗(yàn)證一般分為虛擬試驗(yàn)（CAE 分析），臺(tái)架試驗(yàn)和整車道路試驗(yàn)[1]。虛擬試驗(yàn)可靠性低，一般在車型開發(fā)初期對(duì)部件開發(fā)進(jìn)行輔助[2]；臺(tái)架試驗(yàn)只對(duì)汽車某個(gè)系統(tǒng)的驗(yàn)證，而且不能反應(yīng)實(shí)際汽車行駛的受力情況；整車道路是汽車開發(fā)驗(yàn)證中必不可少的環(huán)節(jié)。本文介紹了汽車正向開發(fā)中一種考核懸架系統(tǒng)可靠性的整車試驗(yàn)方法，評(píng)價(jià)懸架系統(tǒng)在受到外力沖擊的情況，懸架系統(tǒng)各部件可靠性，并對(duì)某車型在進(jìn)行此試驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)的問題進(jìn)行了分析。

1 實(shí)車沖擊試驗(yàn)方法

1.1 Wash Out 試驗(yàn)

Wash Out 試驗(yàn)是模擬汽車高速過溝壑減速時(shí)，汽車懸架受到過大沖擊力時(shí)，懸架系統(tǒng)的可靠性。試驗(yàn)道路如梯形，角度為45 °溝壑長(zhǎng)度1 000 m，具體要求如圖1 所示。試驗(yàn)時(shí)汽車按整備質(zhì)量以60 km/h 速度行駛，然后按規(guī)定的減速度進(jìn)行減速，每個(gè)減速度工況試驗(yàn)6次，試驗(yàn)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(yàn)路面要求

1.2 緣石試驗(yàn)

緣石試驗(yàn)是模擬汽車中速單邊過臺(tái)階時(shí)，汽車懸架受到過大沖擊力時(shí)，懸架系統(tǒng)的可靠性。道路要求如圖2，臺(tái)階高度200 mm。試驗(yàn)時(shí)汽車按整備質(zhì)量以40 km/h 單邊過臺(tái)階，第一階左右輪各三次過臺(tái)階，第二階段左右輪各7 次過臺(tái)階，試驗(yàn)方法圖表2。試驗(yàn)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(yàn)。

表2 緣石試驗(yàn)方法

圖2 緣石試驗(yàn)路面要求

1.3 突起乘越試驗(yàn)

突起乘越試驗(yàn)是模擬汽車高速過凸臺(tái)時(shí)，汽車懸架受到過大沖擊力時(shí)，懸架系統(tǒng)的可靠性。凸臺(tái)高度100 mm，長(zhǎng)度500 mm，角度如公式所示，詳細(xì)要求如圖3。試驗(yàn)時(shí)汽車按整備質(zhì)量以60 km/h 通過凸臺(tái)，試驗(yàn)次數(shù)20 次，具體方法如表3。試驗(yàn)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(yàn)。

圖3 突起乘越試驗(yàn)路面要求

表3 突起乘越試驗(yàn)方法

2 實(shí)車沖擊試驗(yàn)實(shí)例

2.1 事例描述

某車型在試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)車沖擊試驗(yàn)（緣石試驗(yàn)、Wash Out 試驗(yàn)和突起乘越試驗(yàn)），每項(xiàng)試驗(yàn)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(yàn)每隔5 回要檢查重要連接部位螺栓的扭力，當(dāng)?shù)谒拇螜z查突起乘越試驗(yàn)車的前懸架上擺臂與球銷緊固螺栓的扭力時(shí)，發(fā)現(xiàn)左側(cè)三個(gè)螺栓（見圖4）的扭力下降嚴(yán)重，超出了允許范圍實(shí)測(cè)扭力為零，部件出現(xiàn)了開裂如圖5。

圖4 螺栓分布圖

圖5 扭力下降圖

通過實(shí)車沖擊時(shí)發(fā)現(xiàn)了前懸架上擺臂存在嚴(yán)重的制造質(zhì)量問題。

2.2 原因分析

對(duì)扭力下降的前懸架左上擺臂總成進(jìn)行外觀及拆解分析，發(fā)現(xiàn)擺臂與球銷干涉如圖6，擺臂與球銷三個(gè)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(gè)螺栓孔配合面間隙過大，是導(dǎo)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(gè)螺栓孔配合面的間隙，需從三方面進(jìn)行改：對(duì)擺臂下板的鈑金件模具進(jìn)行整改，以使下板的鈑金件三個(gè)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(dá)到要求（≤0.1 mm）的擺臂流入到下一工序，間隙達(dá)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(yè)方法，保證擺臂與球銷不干涉。

表1 Wash Out 試驗(yàn)方法

2.3 對(duì)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(gòu)造提高了面精度，同時(shí)調(diào)整了整體的接觸面，提高了下板的鈑金件三個(gè)螺栓孔處的平面度和平行度。

圖8 模具整改圖

2）制造簡(jiǎn)易檢具，檢查上擺臂三個(gè)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(yè)方法

如圖10 所示，改善前將產(chǎn)品設(shè)定到設(shè)備上后直接按照上記順序逐個(gè)鎖緊螺栓。當(dāng)首先鎖緊螺栓1 時(shí)，球頭也隨著螺栓回轉(zhuǎn)方向輕微轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致球頭與板金部品干涉。改善后先將3 螺栓手動(dòng)擰到一半后目視確認(rèn)兩端間隙是否均一，再按照下記順序逐個(gè)鎖緊以防止在鎖緊過程中球頭回轉(zhuǎn)移動(dòng)。

圖10 螺栓緊改善圖

2.4 效果驗(yàn)證

整改后再次行實(shí)車沖擊試驗(yàn)，前上擺臂與球銷緊固螺栓扭力有輕微下降，但都在規(guī)格要求范圍內(nèi)，因此整改對(duì)策是有效的。通過對(duì)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(shí)車沖擊試驗(yàn)時(shí)滿足了要求，整改達(dá)到了目標(biāo)。

3 結(jié)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?zhèn)鹘o車身的沖擊力，衰減振動(dòng)的重要系統(tǒng)之一[3]。在汽車行駛時(shí)常受到路面的沖擊力，因此在汽車開發(fā)驗(yàn)證中，需一套特別的試驗(yàn)方法驗(yàn)證其可靠性，本文針對(duì)此目的，介紹了實(shí)車沖擊試驗(yàn)方法，以驗(yàn)證汽車懸架系統(tǒng)在苛刻路面條件下的可靠性，并對(duì)某車型在實(shí)車沖擊試驗(yàn)中出現(xiàn)的總是進(jìn)行分析，提出對(duì)策，為汽車開發(fā)驗(yàn)證和品質(zhì)改善提供借鑒。