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异想三国传:试制车辆底盘异响诊断浅析

来源:商都汽车网   日期:2019-09-10

摘 要:文章通过对某款轿车在试制试验过程中出现的底盘异响问题的分析处理,阐述了整车产品试制开发过程中试制试验问题处理的重要性,帮助设计工程师能够快速诊断出车辆发生故障的原因和部位,及时整改、验证设计方案,提高设计确认工作效率。关键词:底盘;异响;诊断中图分类号:U463.1  文献标识码:B  文章编号:1671-7988(2019)02-160-03

Analysis on Diagnosis of Abnormal Sound of Vehicle Chassis

Jiang Chao

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

Abstract: This article through to a car in trial production validation in the development process of chassis problem analysis, this paper expounds the trial experiment problems in the development process of vehicle product production, the importance of help design engineers to quickly diagnose the vehicle parts, and the reason of failure timely rectification, verify the design scheme, enhances the working efficiency of the design to confirm.Keywords: chassis; abnormal sound; diagnosisCLC NO.: U463.1  Document Code: B  Article ID: 1671-7988(2019)02-160-03

前言

在汽車的整个开发阶段,需要进行零部件以及整车的各种主观评价和道路试验。这样做的目的是为了让汽车投放市场之前就对可能出现问题的地方,进行充分的设计验证,以保证产品的质量。但是,汽车在使用过程中,由于各种各样的原因不可避免的还是要发生故障,使汽车的动力性、经济性、操作稳定性、乘坐舒适性、使用安全性等发生变化。因此,这需要我们在前期的试制试验阶段更加细致地对试制试验过程中出现的问题进行深入的分析研究。

尤其是底盘异响问题,很多驾乘人员可能对汽车构造不熟悉,听到一些比较明显地吱吱、嘎嘎、咯嘣等异响声音时,感觉很害怕,由此对汽车制造商产生很大抱怨的事件屡见不鲜。本文就车辆在试制试验过程中底盘部件出现的主要异响问题诊断方式进行了描述,希望对车辆维修人员和驾乘人员提供一些帮助。

在车辆试验过程中,针对不同试验目的执行不同的试验规范。对于底盘来说,要求底盘零部件在所有的试验过程中是不能出现可听见异响声,影响车辆操纵稳定性和转向性能变化的底盘零部件的裂纹、断裂,变形及松动以及任何旋转部件的破坏。但是在试制评价和试验过程中还会出现很多的异响问题,对于底盘悬架来说,常见的异响表现症状有如下几种情况。

1 悬架系统异响

1.1 球销异响

一般来说,底盘上有如下两个地方使用球销结构进行连接,一个是转向拉杆与转向节连接处,一个是车辆下摆臂与转向节连接处;在道路试验过程中,偶尔会出现有如下原因导致的 “嘎嘎 ”异响问题:球销防尘罩破裂导致润滑脂泄露,球头和球头座缺少润滑,磨损加剧,两者之间的异常摩擦引起异响和球头在移动到极限位置时,衬套与球头自身发生干涉后容易被磨破,造成球头漏油,球头无润滑而发生异响。

1.2 衬套异响

底盘结构件相互连接,都是采用橡胶衬套加螺栓的固定方式,如车辆摆臂和副车架连接点、副车架与车身的连接等地方都是如此。橡胶衬套在车辆工作中承受大部分的震动力,因此关于衬套的问题,在试制试验过程中也是很多的。在我们的试验过程中曾经出现了这样的异响问题:在高强度试验中,车辆摆臂因受过较异常剧烈的撞击而导致衬套脱出,衬套拉脱后与套管发出的摩擦声会产生异响。

1.3 减振器异响

现在市场上 A级乘用车前悬架主要是麦弗逊式悬架,本文主要阐述支柱式减振器的异响问题。首先介绍类似图示结构减振器 Top-mount内部异响,减振器 Top-mount就好比是减振器的一个黑匣子,一般主机厂都不会对其内部结构进行设计,但是经常在试验过程中,发现这个黑匣子里面会出现异响。两个金属片中间的橡胶块,在转向时与金属盖板发生相对运动,橡胶回弹时会产生异响。另外还有一种“咯噔”的声音,还是因为上述提到的那个橡胶体,在压装过程中,工艺无法保证压装到位,容易压偏,压偏的橡胶在回弹过程中发出异响,在转向时,这种异响特别明显。还有一种响声,是因为前减振器上防撞垫圈尺寸超差,导致前减振器上防撞垫圈与前悬架弹簧隔振器垫圈干涉磨损,出现异响。另外还有一种问题是因为在装配过程中定位不良,造成轴圈与座圈不同轴,转动过程中产生异响。

1.4 轮毂轴承异响

轮毂轴承出现损坏,在车轮转动时会发出嗡嗡的声音。在试验过程中,发生因轴承内圈和钢球疲劳剥落,导致轴承异响的问题,有可能是属于正常的疲劳磨损所致,这个须请大家注意。针对这个案例,我们从设计开始进行分析,发现是因为设计参数选择不当导致零件寿命锐减,我们的这辆试验车轴承偏置距设计值达到了 11.95mm(通常推荐为 5~ 6mm),要提高轴承寿命必须要优化设计,减小轴承偏置距。另外,我们在分析中发现有表面裂纹源存在,还有存在润滑不良导致接触疲劳的可能性。同时在此次分析中,轴承游隙无法检测,与轴承外圈配合的转向节内孔圆度严重超差。(图纸要求为 15μ,实测值达到 48μ)。因此轴承游隙也非常有可能导致接触疲劳的产生。转向节内孔圆度超差会挤压轴承外圈,造成轴承外圈变形,使滚道局部产生应力集中,长时间后轴承滚道表面会发生疲劳剥落,产生异响。在对解体后的轴承进行检测时,发现轴承内圈上还有接触腐蚀及微动痕迹,由此说明轴承内圈与法兰轴处配合力不充分,导致运行中轴承内圈与法兰轴有微量移动,引起噪音。

2 转向系统异响

2.1 转向管柱及与转向机连接处异响转向管柱异响主要情况

转向管柱及与转向机连接处异响转向管柱异响主要情况有以下几种情况:一是由于悬置刚度过大以及转向管柱下轴承存在间隙共同作用的结果,导致怠速时轴承振动,产生异响;二是由于管柱下传动轴内花键的表面粗糙度过大,导致转向异响问题,可以通过对下减振管内花键表面进行研磨,减小花键内表面粗糙度来消除异响。转向管柱防尘罩轴承脱出导致中间轴转动时摩擦防尘罩;转向管柱防尘罩装配不到位,使防尘罩受到制动踏板挤压,将轴承挤出,使防尘罩直接和中间轴接触 产生异响。装配时,转向管柱节叉与转向机输入轴配合间隙变大,导致噪音。

2.2 转向机本体异响及转向泵异响

在左右转向时,方向盘打到底的时候,会听到一个明显的金属撞击声。这个问题是目前 A级车普遍存在的一个问题,是由于转向机内部设计没有缓冲挡圈,打到极限时,齿条末端与缸体直接金属接触,产生撞击声。转向泵有个泵泄压声音,是由于控制转向泵内部叶片与转子的间隙产生的。这个公差带专业设计公司都有自己的经验值来选择。在产品设计之初,就要跟供应商就此问题进行细节协商。

3 制动系统异响

3.1 ABS异响

试车员发现车辆在 25-40KM/H过颠簸路或减速带时,有“嘎嘎嘎...”或”哒哒哒…”异响。设备检测此声响为 ABS工作噪声,是车辆驶过减速带时,整车的跳跃导致轮胎滑移率产生变化,触发 ABS功能,产生噪音。针对 ABS工作时噪音偏大问题,一般采用在制动踏板与前围之间增加隔音垫以阻断噪声传递的方法来降低噪声。

3.2 制动卡钳异响

在车辆正常点刹过程中,会在制动末端有类似 groan的冲击声,目前市场的车辆大部分都存在这个问题。即在任何转速,任何车速下,无论轻踩或深踩制动至车辆停止,车辆停止前瞬间,制动盘和制动卡钳都会发出很大的 “咯噔 ”的摩擦噪声:上述声音称作 “Groan”,主要是在制动过程中,有一个动静转换的过程,由于摩擦系数变化产生的噪声及扭矩变化通过转向节悬架等传入驾驶室的。

3.3 制动盘与卡钳配合

在常规道路试验过程中,试车员发现车辆在制动到车辆即将停止时,前面两侧制动盘处有 “咕隆”异响。对同批次的试验车关注时,发现使用了 1/3后的摩擦片后都会出现异响。对噪声进行频谱分析后得知,该噪音由两部分组成:第一部分是由摩擦片本身特性决定的正常的 Creep groan声音,第二部分是在制动末端出现异常的金属挂擦声,对摩擦片表面检测,可以明显地发现磨损的摩擦片表面不均匀地分布着金属颗粒。还有一种噪声,是在车辆耐久试验后期出现的,摩擦片保持弹簧发生变形,弹簧力变松,导致摩擦片发生咔嗒声。在主观评估驾驶车辆低速行驶中,轻踩制动到停,右后轮制动停车时制动蹄片与制动盘存在高频尖叫声,高频噪声主要跟摩擦片的成分有关。还有一种异响,是因为制动盘粗糙度大,容易引起摩擦力耦合振动引起异响。

4 金属连接处异响

4.1 摆臂与副车架异响

摆臂与副车架连接,一般都是采用衬套套管加螺栓连接,但也有部分采用球销锥面连接。不论是哪种连接方式,在车辆过坎或在颠簸路面行驶时,连接处都容易因为力矩衰减而出现摆臂衬套和副车架位移,而产生异响。在产品设计过程中,一般我们采用在衬套套管端部增加滚花或是在螺栓法兰面增加滚花等工艺方法来增加拧紧摩擦力,提高螺栓的夹紧力。

4.2 副车架与车身

副车架与车身连接,都是采用大尺寸长螺栓连接,且连接面直接是金属面接触,不能有防护胶残留在接触面上。 因此,一旦出现力矩衰减或本身安装螺栓力矩没有拧紧,就会出现副车架与车身发生相对滑移产生异响。试验车出现的问题,主要是因为连接螺栓的螺纹摩擦系数严重超差,导致螺栓的夹紧力没有达到設计值,车辆在经过颠簸路面行驶时,车身与副车架发生位移,易产生异响。

4.3 转向节与摆臂

转向节与下摆臂连接,分球销锥面接触和采用螺栓锁紧和螺母锁紧两种方式。试验工程师发现试验车辆在行驶中出现踩制动方向左右摆、方向发飘,过减速带时有咯噔声或沉闷的金属声。在举升机上对试验车辆检查,晃动轮胎,发现

右前轮有晃动,球头有松旷感。仔细检查转向节及摆臂等部位,发现转向节处球头和销孔有磨痕,转向节出现明显凸台。对这些部位的紧固件进行力矩检测,确认其锁紧力矩已明显低于设计值。由此可以判断出现这个问题是因为紧固件夹紧力出现了衰减。

经过大量试验问题的处理,总结汽车异响故障的形成原因主要有:

1)试验过程中使用产品零部件质量稳定性差,部分关键指标未能得到满足;

2)不同道路试验条件对零部件失效影响很大,需要工程师积累大量的试验数据,形成数据库以备后续设计开发使用;

3)产品开发过程中涉及的功能性指标或是参数,与主机厂设定的整车目标参数有差异。目前主机厂都是将产品打包给专业厂进行设计,主机厂工程师对零部件的边界条件、相关功能尺寸链掌握不透彻,其次专业厂对这些数据保密,由此造成后续试验过程中暴露问题;

4)紧固件夹紧力拒衰减。

5 结束语

通过对汽车试验过程中暴露的异响问题的论述,便于汽车工程师和维修工作人员在汽车发生故障时,能够快速诊断出故障的原因和部位,及时修复,提高工作效率和汽车的使用效率。

参考文献

[1] 李春明.现代汽车底盘技术[M].北京理工大学出版社,2013年.

[2] 盛选禹.摩阻材料的研制及其静摩擦因数变化规律[R].清华大学学报,1997年.

[3] 李清明.汽车底盘故障分析详解[M].机械工业出版社,2010年.

[4] 王霄峰.汽车底盘设计[M].清华大学出版设,2010年.

[5] 屠卫星.汽车底盘构造与维修[M].人民交通出版社,2010年.

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