孔闯

（合创汽车科技有限公司，广州 511455）

1 研究背景

悬架系统作为汽车底盘重要组成部分，起到支撑车体及缓冲路面冲击等作用。通过金属管材焊接、过盈装配形成的控制臂在结构设计中较为常见，如图1 所示，该控制臂具有结构简单、成本低等特点。

图1 汽车悬架控制臂

某车型悬架控制臂在整车耐久试验中发生了耐久失效问题，控制臂端头的套管在焊缝附近发生断裂，衬套从套管中脱出（图2）。

图2 控制臂耐久试验失效

对失效零件进行了材料成分、断口、金相等分析，发现裂纹源位于套管焊接位置（图3~图4），未发现零件存在制造缺陷。该控制臂在设计阶段进行了焊缝疲劳分析，但未考虑过盈配合产生的应力对外套管疲劳寿命的影响，初步判断这是导致控制臂疲劳寿命设计不足的原因。

图3 控制器耐久失效件

图4 失效开裂套管

2 过盈配合应力计算

2.1 过盈配合理论计算

在机械结构中很多零件采用过盈配合的方式进行装配，通过过盈配合产生的压力及摩擦力使零件联结到一起，并可以承载外界输入的载荷而不发生内外筒分离、变形等失效[1]。

本研究中的控制臂内外筒截面如图5 所示，可认为是薄壁圆筒（内管）和厚壁圆筒（外管）的过盈配合。

图5 套管过盈配合截面

国内外针对过盈配合进行过大量研究，各国相继制定了关于过盈配合的设计标准，过盈配合的设计计算主要为理论计算及有限元方法计算[2]。

根据组合圆筒理论，可由公式（1）计算内外筒结合压力[3]。……