汽车前悬架摆臂螺栓松脱失效问题解析

贾征明

摘 要：某车型在开发过程中出现前悬架摆臂螺栓松脱的现象，给车辆安全造成很大风险，通过从螺栓连接面（车身）、螺栓、螺母等方面着手分析，得出发生松脱的原因，其中连接面（车身）强度不足、螺母与螺栓的选型等级不匹配、预紧力不足是导致问题发生的原因，通过改善对策的整改、验证，最终解决了螺栓松脱的问题。

关键词：前悬挂；螺栓松脱； 预紧力；配合面

1 引言

悬挂系统是汽车车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称，其作用是传递作用在车轮和车架之间的力和扭力，并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力，并衰减由此引起的震动，以保证汽车能平顺地行驶。而悬架与车身及轮毂的连接是通过螺栓来完成的，因此，即使是悬架的主要零部件（比如摆臂、减震器、扭杆等）设计再合理，如果与其连接的螺栓出问题，那将会导致整个悬架出问题，厦门金龙一款车型在开发过程中即出现前悬架摆臂螺栓松脱的现象，给整车安全带来了重要隐患，本文主要从工程上分析螺栓出现松脱的原因，并对每个原因给出分析，找到真正的原因，同时采取相应对策。

2 失效模式回顾

该车型前悬采用的是三叉臂独立悬架，其中三叉臂一端与轮毂连接，另外两端分别与车身相连接，如图 1所示，其中前摆臂是通过一螺栓与车身安装支架固定，该车在开发过程中，坏路强化及综合耐久验证过程中，发生前摆臂螺栓松脱。

3 原因分析

3.1 被联接件即车身配合侧分析

被连接面主要保证打紧扭力后，被连接面不产生变形，如果产生变形，将会出现连接面贴合不严密，螺纹连接体整体的刚性减小，造成（预紧力）轴力过小，如遇到动态载荷的情况下，即很容易出现扭力松动，从而导致螺栓松脱。

为了再现该情况的存在，将螺栓扭矩打至 90N.m后剖开后与标杆车对比，结果很直观的会发现被连接面出现间隙过大、表面变形等情况，具体见图 2，因此从车身侧解决该问题，

（1）需要保证连接面的平面度在合理的范围内，车身需要调整夹具予以保证，严格控制车身该处总成的几何尺寸，具体见图 3。

（2）确保在螺栓螺母法兰面范围内不设置焊点；具体见图 3。

3.2

螺栓 /螺母侧分析

3.2.1

螺栓强度、性能尺寸分析

按照 Q184C1495，将现有螺栓件随机取样分析，通过实验数据确认实物质量是否满足设计要求，通过对 6组螺栓的性能进行确六角法兰面螺栓

认，结果均合格；故排除螺栓实物质量的问题：如表 1：

3.2.2 螺栓预紧力分析

该处的原预紧力设定标准为按标杆车进行设定 90N.M，同时选用的螺栓型号为 Q184C1495，同时通过对比标杆车的螺栓截面可以得出法兰面的厚度比标杆车厚 1mm左右（见图 4），因此在同等预紧力的情况下，现有力矩不能使螺栓法兰面产生相应的变形，即无法完成弹性变形与被连接件接触面形成完整接触，故法兰面不能起到自锁的作用，因此不能完全依照标杆车进行预紧力设定，考虑将预紧力由原来的 90 N.M调整为 120～150N.M。

3.2.3 螺栓与螺母性能等级相匹配分析

同时在设计过程中，不能完全按照标杆车进行，对于标杆车好的地方要保留，对于不合理的地方就需加以变更，这样才能设计出好的产品。

参考文献：

[1]董智慧、曹俊杰. 浅析螺栓如何选配螺母的性能等级，通用机械，2011年，11期 .

[2]赵欣、李文波等 .某型汽车螺栓力学强度的有限元分析，机械设计与研究，2009年，