实车冲击试验在汽车开发中的运用

王蛟龙

（广汽三菱汽车有限公司，长沙 410100）

前言

汽车是人们日常活动中的重要出行工具，对搞高生活的便捷性起了重要的作用，所以在经济快速发现的当下，越来越多的人购买汽车来提升自我的生活品质。而且我国汽车工业经过几十年快速发展，我国的汽车产品的开发由技术引进，逆向开发转向正向自主开发。汽车购买者从以前关注汽车的价格、外观，到现在更关注汽车的各方面性能，因为性能影响着驾驶的安全性和舒适性，可靠性和耐久性影响汽车的安全性。

在现如今市场竞争日益激烈的环境下，各汽车公司新车上市的速度亟需加快，因此汽车研发及验证需加快。汽车开发验证一般分为虚拟试验（CAE 分析），台架试验和整车道路试验[1]。虚拟试验可靠性低，一般在车型开发初期对部件开发进行辅助[2]；台架试验只对汽车某个系统的验证，而且不能反应实际汽车行驶的受力情况；整车道路是汽车开发验证中必不可少的环节。本文介绍了汽车正向开发中一种考核悬架系统可靠性的整车试验方法，评价悬架系统在受到外力冲击的情况，悬架系统各部件可靠性，并对某车型在进行此试验时出现的问题进行了分析。

1 实车冲击试验方法

1.1 Wash Out 试验

Wash Out 试验是模拟汽车高速过沟壑减速时，汽车悬架受到过大冲击力时，悬架系统的可靠性。试验道路如梯形，角度为45 °沟壑长度1 000 m，具体要求如图1 所示。试验时汽车按整备质量以60 km/h 速度行驶，然后按规定的减速度进行减速，每个减速度工况试验6次，试验完后检查悬架的部件状况和螺栓扭力的衰减情况。

图1 Wash Out 试验路面要求

1.2 缘石试验

缘石试验是模拟汽车中速单边过台阶时，汽车悬架受到过大冲击力时，悬架系统的可靠性。道路要求如图2，台阶高度200 mm。试验时汽车按整备质量以40 km/h 单边过台阶，第一阶左右轮各三次过台阶，第二阶段左右轮各7 次过台阶，试验方法图表2。试验完后检查悬架的部件状况和螺栓扭力的衰减情况，如Wash Out试验。

表2 缘石试验方法

图2 缘石试验路面要求

1.3 突起乘越试验

突起乘越试验是模拟汽车高速过凸台时，汽车悬架受到过大冲击力时，悬架系统的可靠性。凸台高度100 mm，长度500 mm，角度如公式所示，详细要求如图3。试验时汽车按整备质量以60 km/h 通过凸台，试验次数20 次，具体方法如表3。试验完后检查悬架的部件状况和螺栓扭力的衰减情况，如Wash Out 试验。

图3 突起乘越试验路面要求

表3 突起乘越试验方法

2 实车冲击试验实例

2.1 事例描述

某车型在试验场进行实车冲击试验（缘石试验、Wash Out 试验和突起乘越试验），每项试验前后都要检查重要连接部位螺栓的扭力，其中突起乘越试验每隔5 回要检查重要连接部位螺栓的扭力，当第四次检查突起乘越试验车的前悬架上摆臂与球销紧固螺栓的扭力时，发现左侧三个螺栓（见图4）的扭力下降严重，超出了允许范围实测扭力为零，部件出现了开裂如图5。

图4 螺栓分布图

图5 扭力下降图

通过实车冲击时发现了前悬架上摆臂存在严重的制造质量问题。

2.2 原因分析

对扭力下降的前悬架左上摆臂总成进行外观及拆解分析，发现摆臂与球销干涉如图6，摆臂与球销三个螺栓孔配合面间隙过大（图7）。

图6 摆臂与球销图

图7 配合面间隙图

摆臂与球销配合的三个螺栓孔配合面间隙过大，是导致扭力下降的主要原因，因此须改善摆臂与球销配合的三个螺栓孔配合面的间隙，需从三方面进行改：对摆臂下板的钣金件模具进行整改，以使下板的钣金件三个螺栓孔处的平面度及平行度得到改善；增加上下板焊接后，摆臂与球销配合面处的间隙检查，使配合间隙达到要求（≤0.1 mm）的摆臂流入到下一工序，间隙达不到要求的作为整改件或不良件处理；改善螺栓紧固的作业方法，保证摆臂与球销不干涉。

表1 Wash Out 试验方法

2.3 对策

1）修整上摆臂下板的折弯，成形工程的模具

模具整改如图8，修模后将模具成形面修整为一体构造提高了面精度，同时调整了整体的接触面，提高了下板的钣金件三个螺栓孔处的平面度和平行度。

图8 模具整改图

2）制造简易检具，检查上摆臂三个螺栓孔的平行度，要求最大间隙不能超过0.1 mm（图9）。

图9 检具图

3）改善螺栓紧固的作业方法

如图10 所示，改善前将产品设定到设备上后直接按照上记顺序逐个锁紧螺栓。当首先锁紧螺栓1 时，球头也随着螺栓回转方向轻微转动，导致球头与板金部品干涉。改善后先将3 螺栓手动拧到一半后目视确认两端间隙是否均一，再按照下记顺序逐个锁紧以防止在锁紧过程中球头回转移动。

图10 螺栓紧改善图

2.4 效果验证

整改后再次行实车冲击试验，前上摆臂与球销紧固螺栓扭力有轻微下降，但都在规格要求范围内，因此整改对策是有效的。通过对前悬架上摆臂的整改，使前上摆臂与球销连接螺栓的扭力在实车冲击试验时满足了要求，整改达到了目标。

3 结论

汽车悬架作为汽车传递车轮与车身之间力和力矩，缓冲路面传给车身的冲击力，衰减振动的重要系统之一[3]。在汽车行驶时常受到路面的冲击力，因此在汽车开发验证中，需一套特别的试验方法验证其可靠性，本文针对此目的，介绍了实车冲击试验方法，以验证汽车悬架系统在苛刻路面条件下的可靠性，并对某车型在实车冲击试验中出现的总是进行分析，提出对策，为汽车开发验证和品质改善提供借鉴。