某微卡前悬架上摆臂失效分析及改进

周从源，孙翔鸿

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230601）

某微卡前悬架上摆臂失效分析及改进

周从源，孙翔鸿

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章通过Nastran有限元分析软件，对各工况下，某微卡前悬架上摆臂应力情况进行分析，确定失效原因。并对前悬架上摆臂进行结构优化和道路可靠性试验验证，从而满足设计的强度及可靠性要求。

前悬架上摆臂；有限元；结构优化；可靠性

10.16638/j.cnki.1671-7988.2015.09.027

CLC NO.: U469.6 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)09-78-02

引言

悬架是汽车上的重要总成之一，它把车身和车轮弹性地连接在一起。悬架的主要作用是传递作用在车轮和车身之间的一切力和力矩，比如支撑力、制动力和驱动力等，并且缓和由不平路面传给车身的冲击载荷，衰减由此引起的振动，保证汽车行驶平顺性[1]。因此，悬架系统必须要有良好的可靠性，具有足够的刚度、强度和寿命。

1、问题现状

某微卡采用图1所示双横臂式前独立悬架，在安徽定远试验场强化路验证过程中，出现驾驶室左下方异响，停车检查发现：左侧前悬架上摆臂有开裂问题，故障现象见图2。

2、失效原因分析

2.1工况设定

根据车辆类型和使用情况，以三种典型的极限工况确定该悬架的极限受力情况。三种典型的极限工况为：垂直动载、直线行驶时侧向力最大，紧急制动（前悬架）[2]。

根据整车轴荷分布及悬架结构，计算得出三种工况下的最终载荷情况如表1所示。

工况1：垂直力z最大。

工况2：侧向力y最大。

工况3：制动力x最大。

表1 三种工况最终载荷情况

2.2计算结果

表2 现结构三种工况计算结果

现有件为冲压焊接件，屈服强度为 305MPa，通过仿真分析可知，原有的前悬架上摆臂在以下两种情况时，强度不满足要求：通过凹坑或凸起时，z向力最大；紧急制动时，x向力最大。

3、优化结构分析

3.1结构优化

在保证现有的装配应点与原冲压焊接件的对应点保持不变的情况下，上摆臂本体进行结构优化，材料：1.采用铸件，材料使用QT400-15；2.采用锻件，材料使用40Cr[3]。

上摆臂的球头支座与摆臂本体铸造成一体，通过压装工艺将球销装配在球座中，接着装配防尘罩、卡环等配件。

3.2优化分析

结构优化后仍然采用表1三种工况边界条件进行分析。

表3 优化后三种工况计算结果

可见，结构优化后，铸件或锻件均能满足各工况强度要求，考虑到制造成本，采用铸件结构。

4、试验验证

4.1强化路验证

整改后的铸造前悬架上摆臂安装在试验车上，经过20000km鹅卵石、凹坑、扭曲路等强化路面验证，均未出现前悬架上摆臂开裂问题。

4.2紧急制动验证

整改后的铸造前悬架上摆臂安装在试验车上，进行多轮紧急制动验证，均未出现前悬架上摆臂开裂问题。

5、结论

通过对失效的前悬架上摆臂物理模型进行三种极限工况的有限元分析，确定了原结构强度不足的问题；根据应力分布情况对前悬架上摆臂结构进行优化、理论分析并通过实车验证，确保了该零部件的强度及可靠性。

[1] 王望予.汽车设计[M].北京:机械工业出版社,2000(05):133.

[2] 扶原放,金达锋.多工况悬架下摆臂结构优化设计方法研究[J].机械设计与制造,2009(08):1-3.

[3] 戈晓岚,王特典.工程材料[M].南京:东南大学出版社,2000(01): 112-115.

A micro card front suspension arm is placed on failure analysis and improvement

Zhou Congyuan, Sun Xianghong
( Anhui jianghuai automobile Co., Ltd., Anhui Hefei 230601 )

Based on the finite element analysis software-Nastran,this paper determines its failure reason by analyzing stress conditions of swing arm on front suspension of one mini-truck under various operation conditions.And the author also makes structure optimization and road test verification for the swing arm of front suspension in order to meet the strength and reliability of the design requirements.

Swing arm of front suspension; The finite element; Structure optimization; Reliabilit

U469.6

A

1671-7988（2015）09-78-02

周从源，总布置设计工程师，就职于安徽江淮汽车股份有限公司技术中心。