某輕卡車架橫梁開裂問題原因分析與改進(jìn)

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(jìn)

徐論意，仁春林

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

車架是輕卡的關(guān)鍵零件，其可靠性與整車行駛安全性及產(chǎn)品品質(zhì)強(qiáng)相關(guān)。針對橫梁開裂問題，文章從結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行分析，最終通過優(yōu)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(qiáng)相關(guān)。車架出故障維修成本高、周期長，影響產(chǎn)品品質(zhì)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(jié)構(gòu)，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(jiān)的剛性結(jié)構(gòu)。在可靠性試驗(yàn)過程中出現(xiàn)車架第三橫梁開裂問題，故障點(diǎn)在橫梁與縱梁交叉點(diǎn)的加強(qiáng)筋邊界，斷裂里程為強(qiáng)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(qiáng)度等多個(gè)方面對開裂問題進(jìn)行分析，最終通過優(yōu)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(qiáng)度不小于355MPa，抗拉強(qiáng)度不小于510Mpa。對故障件橫梁取樣進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，檢測結(jié)果顯示材料合格，見表1。

表1 510L-4.0拉伸試驗(yàn)記錄

1.2 材料化學(xué)成分分析

從故障件上切取樣件，對其進(jìn)行化學(xué)成分分析，測試結(jié)果見表2：

表2 510L化學(xué)成分分析結(jié)果

分析結(jié)果顯示，材料化學(xué)成分符合標(biāo)準(zhǔn)要求，樣件合格。

1.3 沖壓質(zhì)量分析

該橫梁為帶筋結(jié)構(gòu)，采用模具沖壓成型，故障件為P0件。對新件從開裂位置進(jìn)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(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析

在整車行駛過程中，會出現(xiàn)驅(qū)動、制動、轉(zhuǎn)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(jìn)行分析，各工況最大應(yīng)力見表2，應(yīng)力云圖見圖3。

表3 五種工況最大應(yīng)力

由上表可知在沖擊工況及單輪懸空工況下兩種結(jié)構(gòu)橫梁應(yīng)力均超過材料的屈服強(qiáng)度。

由上圖可知在沖擊工況、單輪懸空工況最大應(yīng)力點(diǎn)與故障位置一致。

綜上所述，第三橫梁結(jié)構(gòu)不合理導(dǎo)致開裂故障。

2 改進(jìn)優(yōu)化

該橫梁在車架上不僅能夠加強(qiáng)車架強(qiáng)度和剛度，減少車架扭曲變形量，同時(shí)兼起變速箱吊掛安裝支架的作用，實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)與變速箱與車架總成的連接。為提高第三橫梁強(qiáng)度，對橫梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，降低變速箱懸置點(diǎn)的高度，同時(shí)將橫梁上的沖壓筋下移，見圖4。

圖4 橫梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化

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

表4 五種工況最大應(yīng)力

優(yōu)化后各工況應(yīng)力大幅下降，預(yù)計(jì)可滿足整車全壽命需求。

3 試驗(yàn)驗(yàn)證

針對上述優(yōu)化后的第三橫梁，進(jìn)行整車165423km試驗(yàn)驗(yàn)證（其中強(qiáng)化路折合其他路況里程為1:15），橫梁無開裂問題故障發(fā)生，下表為其試驗(yàn)里程。

表5 優(yōu)化后第三橫梁整車試驗(yàn)里程

4 結(jié)束語

本文從橫梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化解決橫梁開裂問題，且路試試驗(yàn)驗(yàn)證效果良好。本文對橫梁設(shè)計(jì)及類似問題的解決具有一定的指導(dǎo)和借鑒作用。

[1] 王鈺棟.HyperMesh&HyperView應(yīng)用技巧與高級實(shí)例[M].機(jī)械工業(yè)出版社.

[2] 王霄鋒.汽車底盤設(shè)計(jì)[M].清華大學(xué)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(tuán)股份有限公司輕型商用車研究院。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.20.034