杨冰心，王莉莉，黄荣生，黄文通

（1.东风柳州汽车有限公司，广西 柳州 545005；2.柳州城市职业学院 机电与汽车工程系，广西 柳州 545036）

某车型在出厂前路试检测时长期存在底盘异响问题，故障率约50%。通过对故障车进行确认，该车型在路试检测时，以20～30 km/h速度转8字行驶时（如图1），车辆前部底盘处出现“哒哒”异响。

图1 车辆转8字行驶

1 原因分析

1.1 故障分析思路

由于汽车底盘系统结构比较复杂，而异响又只发生在车辆行驶过程中，无法通过常规手段即使用人耳逐个判断确定异响源。因此，制定故障分析思路如下：（1）分析底盘系统零部件构成；（2）基于互换装配法，对故障车和正常车底盘系统各零部件进行逐一互换验证，确定造成异响的零部件；（3）基于关联图法，对异响零部件结构进行分析验证，确定故障要因；（4）基于摩擦学模型，对异响产生的原理进行理论分析；（5）根据故障要因制定改善措施。

1.2 底盘系统零部件构成

该车型底盘系统为麦弗逊式前悬架结构，主要由副车架、前支柱减震器、前轴带卡钳、稳定杆、驱动轴和方向机组成，如图2所示。

图2 底盘系统零部件构成

1.3 基于互换装配法的异响零部件确认

互换装配法是分析异响问题的常用方法，主要是通过对正常车和故障车的相关零部件进行互换装配，确认故障跟随哪个零部件进行转移，即可判断确定异响零部件。通过对1#故障车和2#正常车底盘系统零部件进行逐一互换验证，锁定造成异响的零部件为前轴带卡钳总成，见表1。

表1 故障车和正常车互换零部件验证表

1.4 异响零部件原因分析

由于异响零部件前轴带卡钳总成由多个零部件总成，所以仍需对前轴带卡钳总成进行结构分析验证，确定零部件具体故障点。

1.4.1 前轴带卡钳总成结构分析

前轴带卡钳总成由制动盘、卡钳、转向节带轮毂总成、前挡泥板四个零部件组成，见图3。

图3 前轴带卡钳总成结构图

1.4.2 前轴带卡钳总成异响零部件确认

同样采取互换装配法，对故障车前轴带卡钳总成的零部件进行逐一更换新件，然后重新装车验证，锁定异响零部件为转向节带轮毂总成，如表2所示。

表2 前轴带卡钳总成各零部件换件验证表

1.4.3 基于关联图法的异响要因分析

关联图法是质量管理的主要工具，它能够帮助人们从事物之间的逻辑关系中，寻找出解决问题的办法，是根据事物之间横向因果逻辑关系找出主要问题的最合适的方法。根据转向节带轮毂总成结构，使用关联图法对异响原因进行要因分析，共得出7条末端因素，如图4所示。

图4 转向节带轮毂总成异响关联图

1.4.4 转向节带轮毂总成异响要因验证

对关联图法析出的7条末端因素进行逐一验证分析，最终得出车辆异响的要因为：轴承与转向节材料匹配不良，见表3。

表3 要因验证表

1.5 车辆转8字异响原因分析

通过前述分析，车辆转8字异响的主要原因为：转向节轴承外圈与转向节内圈滑动摩擦产生异响，以下结合摩擦异响原理和车辆受力情况进行分析。

1.5.1 基于摩擦学模型的异响原理分析

摩擦可以认为是凸峰间微观结合和分离的过程。图5是单个凸峰的摩擦过程模型，在模型中，宏观的摩擦力可以认为是各个微观接触的摩擦力的总和。图5（a）为产生摩擦力的第一阶段，微观凸峰开始接触，在接触的尖端部分有塑性变形产生，同时也有刻槽作用产生；此外离开接触点较远处，有弹性变形产生。图5（b）为接触的第二阶段，接触点处产生了粘接，形成粘接点；粘接点的形成原因：机械力和分子力。图5（c）为第三阶段，粘接点产生剪切，使凸峰分离，同时凸峰尖的弹性变形恢复，完成全部滑动摩擦过程；凸峰尖在恢复弹性变形时机械能转化为凸峰的分子振动，位移发生后摩擦副之间的凸峰相互撞击，产生异响[1]。

图5 单个凸峰的摩擦过程

1.5.2 原因总结

综合以上分析结果，车辆在进行转8字路试检测时，由于车轮受到较大的侧向力，从而导致转向节轴承一侧受到较大侧向力Fx和垂向力Fy（图6），使转向节轴承外圈与配合孔相互滑动摩擦（微空间内的极小位移）产生异响。

图6 转向节轴承受力变化示意图

2 解决方案

根据前述1.5分析，车辆转8字异响的根本原因为：转向节轴承外圈与配合孔相互滑动摩擦（微空间内的极小位移）。解决该问题的关键是如何阻止转向节轴承外圈与转向节内圈之间的相对滑动，制定两种改善对策：（1）增大轴承过盈量；（2）在转向节轴承外圈与转向节配合孔处涂胶[2]。根据前期试验结果，增大过盈量之后会造成轴承压装困难，最终确定改善对策为：在转向节轴承外圈与转向节配合孔结合面处涂抹高性能紧固胶，最终实施完成效果如图7所示。

图7 改善对策实施效果图

实施改善对策后，通过对下线车辆进行批量验证，某车型转8字异响故障率由50%下降至0，改善效果显著。

3 结束语

针对某车型转8字异响问题，通过互换装配法、关联图法，并基于摩擦学模型通过理论分析研究，得出影响车辆转8字异响的关键要素，并通过试验验证确定转8字异响的要因为转向节轴承外圈与配合孔相互滑动摩擦（微空间内的极小位移），通过在转向节轴承外圈与转向节配合孔结合面处涂抹高性能紧固胶，问题得到解决。这个措施对于解决汽车行业类似质量问题具有较高的参考价值。