某重型卡車駕駛室懸置異響分析與改進(jìn)

劉 警，劉 蘭，袁 麗，王小英

（陜西萬方汽車零部件有限公司，陜西 西安 710200）

駕駛室懸置系統(tǒng)是重卡上連接駕駛室與車架的重要部件，由前懸置和后懸置組成，主要作用：（1）支承作用，承受駕駛室及乘員在靜態(tài)或各個(gè)工況下的質(zhì)量；（2）引導(dǎo)作用，通過導(dǎo)向機(jī)構(gòu)約束駕駛室的各方向運(yùn)動(dòng)；（3）隔振作用，衰減路面不平激勵(lì)等對(duì)駕駛室的振動(dòng)和沖擊；（4）翻轉(zhuǎn)作用，在舉升缸作用時(shí)，通過集成在前懸置上的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)駕駛室的翻轉(zhuǎn)。

駕駛室懸置系統(tǒng)部件分為3類：（1）性能部件為彈性元件與減振元件。彈性元件主要起支撐作用，主要的類別有橡膠墊（兼起減振作用）、鋼板彈簧、螺旋彈簧、空氣彈簧等。減振元件是指提供阻尼力，并衰減振動(dòng)的部件，主要為筒式減振器。（2）結(jié)構(gòu)件種類較多，有鑄造件、鈑金件、銷軸類零件、非金屬件等。這類部件主要需要起承載和連接作用，要求在整車使用壽命中不能發(fā)生斷裂和其他任何形式的破壞。（3）輔助部件，包括液壓鎖、油管、氣管、電纜線等輔助部件。

隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及道路條件的改善，長途物流業(yè)逐漸繁榮起來。由于行駛時(shí)間長，顧客對(duì)重型卡車的舒適性和可靠性都提出了更高的要求。駕駛室懸置異響失效會(huì)造成車輛無法正常使用、駕乘體驗(yàn)驟降，不僅影響用戶生產(chǎn)工程進(jìn)度，還嚴(yán)重影響公司品牌形象及顧客忠誠度，為了提高駕駛室懸置系統(tǒng)可靠性，開展了前懸異響問題的改進(jìn)優(yōu)化。

1 問題概述

2018年以來，整車調(diào)試過程中反饋懸置異響問題在某車型牽引及自卸車占比達(dá)到88%，該問題較為集中且日趨嚴(yán)重，主要出現(xiàn)在每年的5月至8月間。同時(shí)，售后報(bào)單反饋的懸置失效問題年度平均報(bào)單超2 000條，其中懸置異響失效模式占比逐年攀升，最高達(dá)17%，此問題從售前已經(jīng)蔓延到售后，給公司造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。2020年上半年，整車下線調(diào)試過程中懸置異響問題又隨天氣變化逐漸增加，問題重復(fù)出現(xiàn)，且日益嚴(yán)重，但一直未找到根本原因，客戶抱怨強(qiáng)烈，現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)成本高，問題亟待解決。

2 異響原因分析

整個(gè)懸置系統(tǒng)構(gòu)造復(fù)雜，加之車輛調(diào)試入庫時(shí)間有限，故采用聽診的方式進(jìn)行初步判斷，再采取臨時(shí)措施一一排除，以確定異響源，進(jìn)而聚焦問題，分析問題。聽診是一種不拆卸懸置系統(tǒng)情況下的經(jīng)驗(yàn)診斷法，借助人耳或簡(jiǎn)單的工具就能判斷懸置技術(shù)狀況的好壞，能否確切判斷異響聲源，主要與聽診者的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和聽覺靈敏度有關(guān)，各種異響很難用文字確切描述，要不斷積累經(jīng)驗(yàn)，特別是對(duì)正常運(yùn)轉(zhuǎn)聲音要極為熟悉，以便出現(xiàn)異響時(shí)能立即識(shí)別。在分析過程中，隨著納入統(tǒng)計(jì)的樣本量不斷增加，逐步發(fā)現(xiàn)不同車型異響的問題規(guī)律，發(fā)現(xiàn)異響主要集中在前懸置總成向心關(guān)節(jié)軸承安裝部位，在駕駛室翻轉(zhuǎn)或回位至與地面呈30°至50°位置時(shí)，軸承部位均會(huì)發(fā)出“嘎嘎”的聲音，用榔頭震擊此部位，異響一般會(huì)消除。有的異響發(fā)生時(shí)，同時(shí)橫向安裝墊片部位會(huì)產(chǎn)生間隙，此類型的異響用震擊的方式難以消除。通過分析，最終將懸置異響問題的解決目標(biāo)聚焦為解決前懸置總成“軸承異響”。駕駛室懸置系統(tǒng)裝配圖如圖1所示。

3 異響解決措施

3.1 選擇性能更優(yōu)的潤滑脂

根據(jù)使用部位，達(dá)到GB 5671—2014技術(shù)要求的汽車通用鋰基潤滑脂一般可以滿足汽車底盤和輪轂軸承的使用要求，結(jié)合軸承低速重載荷甚至有沖擊載荷的使用工況，選擇使用二硫化鉬鋰基潤滑脂，并完善工藝文件，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 優(yōu)化工藝

通過異響前懸置總成拆解及核查加工過程發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)品分裝過程中有注入潤滑油工序且潤滑油有溢出現(xiàn)象，但實(shí)際拆開之后發(fā)現(xiàn)軸承部位未加注到潤滑油，車輛翻轉(zhuǎn)過程中易出現(xiàn)卡滯失效或軸承干磨燒結(jié)。潤滑油加注是否到位如圖2所示。

通過對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行分析，主要原因是軸承部位存在空腔，產(chǎn)生氣阻，導(dǎo)致不能有效加注。為解決此問題，增加專用潤滑油加注設(shè)備，同時(shí)潤滑脂加注工序優(yōu)化流程，建立質(zhì)量控制點(diǎn)，此問題得以有效解決。具體如表1所示。

3.3 增加防錯(cuò)裝置

測(cè)量焊接好的翻轉(zhuǎn)軸總成尺寸，發(fā)現(xiàn)兩側(cè)軸頭露頭長短不一，圖紙要求為31 mm，實(shí)際測(cè)量值為29 mm～32 mm不等，當(dāng)翻轉(zhuǎn)軸總成在焊接過程中出現(xiàn)軸向偏移時(shí)，裝配總成的偏移已經(jīng)產(chǎn)生不可消除，在整車裝配后，會(huì)根據(jù)裝配需要進(jìn)行找正調(diào)整，而此時(shí)，具有調(diào)節(jié)作用的球面軸承產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)至極限位置時(shí)，回位受限，在左右支座與穩(wěn)定桿壓裝完成打緊之后，兩側(cè)壓緊狀態(tài)不同，翻轉(zhuǎn)過程中兩側(cè)翻轉(zhuǎn)力的大小及運(yùn)動(dòng)軌跡不一致，因此，產(chǎn)生異響。由于翻轉(zhuǎn)軸總成本身凸臺(tái)已起到限位作用，但長度方向存在2 mm公差，不能使軸均勻分布，基于上述分析，故制作焊接工裝的露頭限位裝置，確保翻轉(zhuǎn)軸總成焊接露頭尺寸均為31 mm。

3.4 優(yōu)化設(shè)計(jì)

針對(duì)分裝完成后的前懸置總成，對(duì)其進(jìn)行翻轉(zhuǎn)驗(yàn)證。發(fā)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)過程中左右支座與搖臂存在干涉；通過對(duì)前懸各個(gè)零部件的尺寸分析及運(yùn)動(dòng)校核發(fā)現(xiàn)前懸總成在翻轉(zhuǎn)的過程中與搖臂干涉2.5 mm，由此可知，干涉是問題產(chǎn)生的原因。綜上所述，異響主要來源于干涉點(diǎn)及軸承位置，對(duì)外部干涉點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整，對(duì)軸承在翻轉(zhuǎn)以及車輛行駛過程中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行優(yōu)化，可有效減少前懸異響的問題。圖3為實(shí)際因干涉造成的磨擦點(diǎn)。

對(duì)產(chǎn)品實(shí)物進(jìn)行貼點(diǎn)掃描，發(fā)現(xiàn)實(shí)物與三維數(shù)據(jù)基本一致，臨時(shí)方案為對(duì)干涉部位進(jìn)行打磨，同時(shí)更改三維數(shù)據(jù)，對(duì)后續(xù)加工產(chǎn)品進(jìn)行調(diào)整，避免翻轉(zhuǎn)干涉，圖4為干涉磨損問題優(yōu)化前后對(duì)比。

3.5 優(yōu)化尺寸鏈，規(guī)避間隙

3.5.1 總成裝配尺寸鏈分析

2020年4月，同一問題在某出口車上出現(xiàn)，現(xiàn)場(chǎng)分析，發(fā)現(xiàn)該車前懸下支座與搖臂之間的間隙為7 mm，而對(duì)比其他車型前懸下支座與搖臂之間的間隙均為4 mm，再根據(jù)異響發(fā)生率判斷出該車型異響過多和前懸下支座間隙有關(guān)。

對(duì)比該車型與其他車型結(jié)構(gòu)裝配分析，其他車型前懸下支座與搖臂之間的間隙均為4 mm，問題前懸下支座與搖臂之間的間隙為7 mm。進(jìn)一步確認(rèn)圖紙要求尺寸為1 194 mm，兩支座裝配面尺寸1 174 mm，實(shí)測(cè)尺寸為1 160 mm，但與車架安裝面尺寸不相符，由此得知，設(shè)計(jì)尺寸鏈問題是導(dǎo)致異響的原因。根據(jù)駕駛室升降過程墊片部位的間隙變化，初步分析前懸裝配尺寸鏈與零部件設(shè)計(jì)尺寸鏈存在問題。

經(jīng)分析，前懸總成裝配后尺寸鏈與整車裝配連接件尺寸鏈不符，裝配時(shí)已產(chǎn)生裝配應(yīng)力，駕駛室翻轉(zhuǎn)過程中相關(guān)件互相找正，關(guān)節(jié)軸承在整個(gè)系統(tǒng)中屬柔性連接，產(chǎn)生移位，補(bǔ)償了尺寸鏈誤差，但出現(xiàn)失效現(xiàn)象。為保證翻轉(zhuǎn)過程順暢，臨時(shí)在分裝工序增加3 mm的尼龍墊圈，永久措施為增加搖臂厚度，調(diào)整前懸下支座與平衡桿焊接搖臂間隙至4 mm，確保前懸異響問題消除，如圖5所示為設(shè)計(jì)尺寸鏈分析及解決方案。

3.5.2 軸承選型尺寸鏈分析

該部位由翻轉(zhuǎn)軸總成軸頭與前懸支架的軸承采用壓裝的方式裝配，裝配后公差帶為過盈配合，裝配關(guān)系如圖6所示。

目前，某車型牽引及自卸車前懸翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)所用軸承為向心關(guān)節(jié)軸承，現(xiàn)有GE30ES-2RS及GE30ES-2RS1/U兩種標(biāo)準(zhǔn)號(hào)，但是與其配合的翻轉(zhuǎn)軸和支座僅有一種狀態(tài)，查閱《機(jī)械手冊(cè)（第五版）》可知，GE30ES-2RS為使用標(biāo)準(zhǔn)公差軸承，GE30ES-2RS1/U則為非標(biāo)準(zhǔn)公差軸承。手冊(cè)要求，軸承與軸的配合，軸頸直徑的極限偏差在基孔制配合中選擇，過盈配合可選用p6、n6、m6、k6；過渡配合可選擇h6、h7、g6。軸承與外殼孔配合，外殼孔直徑的極限偏差在基軸制配合中選擇，過渡配合可選N7、M7、K7、J7；間隙配合可選H6、H7、H11。根據(jù)現(xiàn)有狀態(tài)分析，翻轉(zhuǎn)軸和支座狀態(tài)固定為一種，其公差與GE30ES-2RS1/U匹配更優(yōu)，對(duì)比分析如表2所示。

4 效果驗(yàn)證

經(jīng)過以上各項(xiàng)措施整改，對(duì)新生產(chǎn)車輛前懸異響問題進(jìn)行驗(yàn)證。根據(jù)售后質(zhì)量大數(shù)據(jù)平臺(tái)數(shù)據(jù)，2021年末在保車輛數(shù)287 454輛，整體數(shù)量和2019和2020年相差不大，但未接到關(guān)于前懸異響問題的信息反饋，整體索賠數(shù)量和金額大幅下降，證明改進(jìn)措施有效。索賠情況如圖7所示。

5 總結(jié)

結(jié)合調(diào)試和售后反饋懸架異響的問題，通過對(duì)零件的失效分析，結(jié)合理論分析、理論校核、試驗(yàn)驗(yàn)證及實(shí)車測(cè)試等手段，找到異響問題產(chǎn)生的根本原因，逐一確定優(yōu)化方案，并對(duì)優(yōu)化方案進(jìn)行驗(yàn)證和實(shí)施，消除了故障。對(duì)此問題的分析研究和解決能為今后其他項(xiàng)目的問題排查提供指導(dǎo)。