某車型轉(zhuǎn)8字異響問(wèn)題分析與改善

楊冰心，王莉莉，黃榮生，黃文通

（1.東風(fēng)柳州汽車有限公司，廣西 柳州 545005；2.柳州城市職業(yè)學(xué)院 機(jī)電與汽車工程系，廣西 柳州 545036）

某車型在出廠前路試檢測(cè)時(shí)長(zhǎng)期存在底盤(pán)異響問(wèn)題，故障率約50%。通過(guò)對(duì)故障車進(jìn)行確認(rèn)，該車型在路試檢測(cè)時(shí)，以20～30 km/h速度轉(zhuǎn)8字行駛時(shí)（如圖1），車輛前部底盤(pán)處出現(xiàn)“噠噠”異響。

圖1 車輛轉(zhuǎn)8字行駛

1 原因分析

1.1 故障分析思路

由于汽車底盤(pán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而異響又只發(fā)生在車輛行駛過(guò)程中，無(wú)法通過(guò)常規(guī)手段即使用人耳逐個(gè)判斷確定異響源。因此，制定故障分析思路如下：（1）分析底盤(pán)系統(tǒng)零部件構(gòu)成；（2）基于互換裝配法，對(duì)故障車和正常車底盤(pán)系統(tǒng)各零部件進(jìn)行逐一互換驗(yàn)證，確定造成異響的零部件；（3）基于關(guān)聯(lián)圖法，對(duì)異響零部件結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析驗(yàn)證，確定故障要因；（4）基于摩擦學(xué)模型，對(duì)異響產(chǎn)生的原理進(jìn)行理論分析；（5）根據(jù)故障要因制定改善措施。

1.2 底盤(pán)系統(tǒng)零部件構(gòu)成

該車型底盤(pán)系統(tǒng)為麥弗遜式前懸架結(jié)構(gòu)，主要由副車架、前支柱減震器、前軸帶卡鉗、穩(wěn)定桿、驅(qū)動(dòng)軸和方向機(jī)組成，如圖2所示。

圖2 底盤(pán)系統(tǒng)零部件構(gòu)成

1.3 基于互換裝配法的異響零部件確認(rèn)

互換裝配法是分析異響問(wèn)題的常用方法，主要是通過(guò)對(duì)正常車和故障車的相關(guān)零部件進(jìn)行互換裝配，確認(rèn)故障跟隨哪個(gè)零部件進(jìn)行轉(zhuǎn)移，即可判斷確定異響零部件。通過(guò)對(duì)1#故障車和2#正常車底盤(pán)系統(tǒng)零部件進(jìn)行逐一互換驗(yàn)證，鎖定造成異響的零部件為前軸帶卡鉗總成，見(jiàn)表1。

表1 故障車和正常車互換零部件驗(yàn)證表

1.4 異響零部件原因分析

由于異響零部件前軸帶卡鉗總成由多個(gè)零部件總成，所以仍需對(duì)前軸帶卡鉗總成進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析驗(yàn)證，確定零部件具體故障點(diǎn)。

1.4.1 前軸帶卡鉗總成結(jié)構(gòu)分析

前軸帶卡鉗總成由制動(dòng)盤(pán)、卡鉗、轉(zhuǎn)向節(jié)帶輪轂總成、前擋泥板四個(gè)零部件組成，見(jiàn)圖3。

圖3 前軸帶卡鉗總成結(jié)構(gòu)圖

1.4.2 前軸帶卡鉗總成異響零部件確認(rèn)

同樣采取互換裝配法，對(duì)故障車前軸帶卡鉗總成的零部件進(jìn)行逐一更換新件，然后重新裝車驗(yàn)證，鎖定異響零部件為轉(zhuǎn)向節(jié)帶輪轂總成，如表2所示。

表2 前軸帶卡鉗總成各零部件換件驗(yàn)證表

1.4.3 基于關(guān)聯(lián)圖法的異響要因分析

關(guān)聯(lián)圖法是質(zhì)量管理的主要工具，它能夠幫助人們從事物之間的邏輯關(guān)系中，尋找出解決問(wèn)題的辦法，是根據(jù)事物之間橫向因果邏輯關(guān)系找出主要問(wèn)題的最合適的方法。根據(jù)轉(zhuǎn)向節(jié)帶輪轂總成結(jié)構(gòu)，使用關(guān)聯(lián)圖法對(duì)異響原因進(jìn)行要因分析，共得出7條末端因素，如圖4所示。

圖4 轉(zhuǎn)向節(jié)帶輪轂總成異響關(guān)聯(lián)圖

1.4.4 轉(zhuǎn)向節(jié)帶輪轂總成異響要因驗(yàn)證

對(duì)關(guān)聯(lián)圖法析出的7條末端因素進(jìn)行逐一驗(yàn)證分析，最終得出車輛異響的要因?yàn)椋狠S承與轉(zhuǎn)向節(jié)材料匹配不良，見(jiàn)表3。

表3 要因驗(yàn)證表

1.5 車輛轉(zhuǎn)8字異響原因分析

通過(guò)前述分析，車輛轉(zhuǎn)8字異響的主要原因?yàn)椋恨D(zhuǎn)向節(jié)軸承外圈與轉(zhuǎn)向節(jié)內(nèi)圈滑動(dòng)摩擦產(chǎn)生異響，以下結(jié)合摩擦異響原理和車輛受力情況進(jìn)行分析。

1.5.1 基于摩擦學(xué)模型的異響原理分析

摩擦可以認(rèn)為是凸峰間微觀結(jié)合和分離的過(guò)程。圖5是單個(gè)凸峰的摩擦過(guò)程模型，在模型中，宏觀的摩擦力可以認(rèn)為是各個(gè)微觀接觸的摩擦力的總和。圖5（a）為產(chǎn)生摩擦力的第一階段，微觀凸峰開(kāi)始接觸，在接觸的尖端部分有塑性變形產(chǎn)生，同時(shí)也有刻槽作用產(chǎn)生；此外離開(kāi)接觸點(diǎn)較遠(yuǎn)處，有彈性變形產(chǎn)生。圖5（b）為接觸的第二階段，接觸點(diǎn)處產(chǎn)生了粘接，形成粘接點(diǎn)；粘接點(diǎn)的形成原因：機(jī)械力和分子力。圖5（c）為第三階段，粘接點(diǎn)產(chǎn)生剪切，使凸峰分離，同時(shí)凸峰尖的彈性變形恢復(fù)，完成全部滑動(dòng)摩擦過(guò)程；凸峰尖在恢復(fù)彈性變形時(shí)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為凸峰的分子振動(dòng)，位移發(fā)生后摩擦副之間的凸峰相互撞擊，產(chǎn)生異響[1]。

圖5 單個(gè)凸峰的摩擦過(guò)程

1.5.2 原因總結(jié)

綜合以上分析結(jié)果，車輛在進(jìn)行轉(zhuǎn)8字路試檢測(cè)時(shí)，由于車輪受到較大的側(cè)向力，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)向節(jié)軸承一側(cè)受到較大側(cè)向力Fx和垂向力Fy（圖6），使轉(zhuǎn)向節(jié)軸承外圈與配合孔相互滑動(dòng)摩擦（微空間內(nèi)的極小位移）產(chǎn)生異響。

圖6 轉(zhuǎn)向節(jié)軸承受力變化示意圖

2 解決方案

根據(jù)前述1.5分析，車輛轉(zhuǎn)8字異響的根本原因?yàn)椋恨D(zhuǎn)向節(jié)軸承外圈與配合孔相互滑動(dòng)摩擦（微空間內(nèi)的極小位移）。解決該問(wèn)題的關(guān)鍵是如何阻止轉(zhuǎn)向節(jié)軸承外圈與轉(zhuǎn)向節(jié)內(nèi)圈之間的相對(duì)滑動(dòng)，制定兩種改善對(duì)策：（1）增大軸承過(guò)盈量；（2）在轉(zhuǎn)向節(jié)軸承外圈與轉(zhuǎn)向節(jié)配合孔處涂膠[2]。根據(jù)前期試驗(yàn)結(jié)果，增大過(guò)盈量之后會(huì)造成軸承壓裝困難，最終確定改善對(duì)策為：在轉(zhuǎn)向節(jié)軸承外圈與轉(zhuǎn)向節(jié)配合孔結(jié)合面處涂抹高性能緊固膠，最終實(shí)施完成效果如圖7所示。

圖7 改善對(duì)策實(shí)施效果圖

實(shí)施改善對(duì)策后，通過(guò)對(duì)下線車輛進(jìn)行批量驗(yàn)證，某車型轉(zhuǎn)8字異響故障率由50%下降至0，改善效果顯著。

3 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)某車型轉(zhuǎn)8字異響問(wèn)題，通過(guò)互換裝配法、關(guān)聯(lián)圖法，并基于摩擦學(xué)模型通過(guò)理論分析研究，得出影響車輛轉(zhuǎn)8字異響的關(guān)鍵要素，并通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證確定轉(zhuǎn)8字異響的要因?yàn)檗D(zhuǎn)向節(jié)軸承外圈與配合孔相互滑動(dòng)摩擦（微空間內(nèi)的極小位移），通過(guò)在轉(zhuǎn)向節(jié)軸承外圈與轉(zhuǎn)向節(jié)配合孔結(jié)合面處涂抹高性能緊固膠，問(wèn)題得到解決。這個(gè)措施對(duì)于解決汽車行業(yè)類似質(zhì)量問(wèn)題具有較高的參考價(jià)值。