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底盤異響的CAE分析及優(yōu)化驗(yàn)證

2020-03-05 17:32:00·  來源：汽車異響B(tài)SR  作者：中國汽車工程研究院  
　
本文內(nèi)容節(jié)選自中國汽車工程研究院舉辦的2019年汽車異響性能大講堂中佘揚(yáng)佳演講的關(guān)于汽車底盤異響控制策略中的內(nèi)容。一、案例引入右后拖曳臂位置在顛簸路面，起

本文內(nèi)容節(jié)選自中國汽車工程研究院舉辦的2019年汽車異響性能大講堂中佘揚(yáng)佳演講的關(guān)于汽車底盤異響控制策略中的內(nèi)容。
一、案例引入
右后拖曳臂位置在顛簸路面，起步和急停的工況下急劇的摩擦異響（車內(nèi)感受到的是撞擊異響），如下圖所示位置：
排查分析：
- 在拖曳臂安裝支架與車身鈑金配合面之間左上圖所示位置噴油后異響消除；
- 測量2#、3#樣車該位置螺栓扭矩如下表所示，2#樣車扭矩明顯偏低；
- 拆開安裝支架后發(fā)現(xiàn)1#螺栓位置車身表面摩擦痕跡明顯；
- 3#車2號(hào)螺栓位置周邊平面未貼合；
二、異響原理分析
 
該位置結(jié)構(gòu)如下圖所示，后拖曳臂支架通過3顆螺栓與車身連接。該支架或車身安裝面平面度不好時(shí)，特別是中間位置（如圖2所示）凸出時(shí)。
當(dāng)兩顆螺栓擰緊后，在擰緊第三顆的過程中，凸出面先接觸。螺栓的扭矩產(chǎn)生的法向力首先使支架或車身變形至安裝面間隙消除，然后剩下部分為安裝面的正壓力。
由于凸出部分接觸區(qū)域小，局部應(yīng)力大，超過材料屈服強(qiáng)度，在裝配后逐漸產(chǎn)生永久變形。造成螺栓扭矩衰減，正壓力變小，以及水平方向的摩擦力變小，當(dāng)水平方向摩擦力小于扭轉(zhuǎn)路面水平方向支架受力時(shí)，即會(huì)產(chǎn)生摩擦異響。
三、精度排查與驗(yàn)證
對(duì)該車型進(jìn)行異響抽查以及拖曳臂支架平面度測試，樣本量為5，結(jié)果如下表所示：

對(duì)比上表數(shù)據(jù)，當(dāng)平面度在0.53mm-0.65mm時(shí)，發(fā)生異響；當(dāng)平面度在0.38mm-0.43mm時(shí)，未發(fā)生異響。要求供應(yīng)商生產(chǎn)一批平面度控制在0.40mm以內(nèi)的樣件進(jìn)行裝車驗(yàn)證，均無異響，如下表所示。

 
四、CAE分析驗(yàn)證
Ø設(shè)計(jì)扭矩產(chǎn)生的法向力計(jì)算：
M—擰緊扭矩，N.m
K—扭矩系數(shù)
P—法向力，KN
D—螺栓公稱螺紋直徑，mm
該位置扭矩M為110N.m
螺釘為鍍鋅表面，K值取0.22
D為10mm
則有：
Ø正壓力衰減CAE分析
建模模擬支架中間凸出區(qū)域，將凸出區(qū)域以及1、2點(diǎn)約束，在3點(diǎn)施加力（即模擬螺釘施加扭矩），計(jì)算對(duì)應(yīng)的位移。即可得出不同平面度下的正壓力衰減值。
Ø正壓力衰減率計(jì)算
對(duì)比設(shè)計(jì)扭矩產(chǎn)生的法向力即可得出正壓力衰減率，如下圖所示。當(dāng)平面度在0.53mm-0.65mm時(shí)，正壓力衰減49.7%-60.9%，發(fā)生異響；當(dāng)平面度在0.38mm-0.43mm時(shí)，正壓力衰減35.6%-40.2%，未發(fā)生異響。
五、優(yōu)化方法
- 降低安裝點(diǎn)安裝方向局部剛度
降低安裝點(diǎn)安裝方向局部剛度可降低對(duì)安裝點(diǎn)尺寸公差的要求，下圖所示為某車型副車架后安裝點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，安裝孔局部開缺口的方式彌補(bǔ)了尺寸公差不好控制的問題。
- 增加安裝面摩擦系數(shù)
增加安裝面的摩擦系數(shù)也能有效的控制的安裝面異響。如下圖所示，副車架安裝面增加滾齒工藝能有效的增加摩擦力從而避免異響。
- 增加輔助安裝點(diǎn)
在安裝點(diǎn)附近增加輔助安裝點(diǎn)也能有效的控制的安裝面異響。如下圖所示，安裝點(diǎn)附近的輔助安裝點(diǎn)很好的保證了系統(tǒng)需求的摩擦力。
六、小結(jié)
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