关于某汽车悬架性能异常问题的探讨

摘要：汽车悬架系统是关乎行驶安全和操纵稳定的重要件，文章针对某汽车悬架系统遇到冲击力过大所产生的异响现象，从车辆悬架类型、结构组成、设计要求和工作参数等几方面分析，查找问题根源，制定解决措施，验证此类问题的改善解决，为汽车从业人员提供此类问题的的处理思路和方案参考。

关键词：汽车悬架;滑柱异响;悬架性能

汽车悬架作用重大，汽车行驶时发挥着各种纵向力和垂直力的传递，同时也要控制车轮和地面紧密的接触，满足汽车行驶的附着力要求，综合影响着汽车的驱动、操控、刹车等各种性能，是汽车操纵稳定、安全行驶和舒适驾驶的重要保证。可由于持续不断地高负荷工作，或结构设计上运动校核不精确，使用一段时间后久了，会因为变形、老化、磨损、松动等各种原因出现一系列故障，导致性能退化，出现异常。因此，要对汽车悬架质量问题进行重点检测和试验。

笔者以某公司在进行产品OTS（Off Tooling Sample，过程设计开发和产品与过程确认阶段）的汽车底盘操稳试验和耐久可靠性试验阶段结束后，试验工程师发现，该汽车以30-40km/h速度过减速带时，前滑柱存在较大的冲击响声，对车辆驾乘的心理过程困扰和不安全感，同时也对汽车安全行驶构成了一定的安全隐患。针对此问题，需要从产品结构设计和性能特性上进行分析。

1.原因分析

1.1，悬架结构分析

现代汽车的悬架系统类型多种多样，结构复杂程度不一。该车悬架系统前面采用的是麦弗逊式独立悬架系统，后面采用的多连杆独立悬挂系统。麦弗逊的前滑柱导向装置的设计要求是，首先要满足前轮定位要求，前轮前束和车轮外倾，以保证符合汽车行驶的直线稳定性;主销后倾和主销内倾，以保证车辆的转向轻便性、行驶稳定性和驾驶舒适性。其次要保证汽车行驶中动态运行中的车身稳定性，比如急转弯时，应该保证车辆倾斜角度较小，车辆不能倾斜过大，否则会有引起车辆失控的风险;再比如急加速，急减速情况下，车辆悬架上的负载会发生变化时，要保证车轮纵向加速度接近为0。再次，在汽车动态负载下，轮胎左右两侧距离误差不超过4毫米，以避免轮胎磨损过快，寿命过短，影响汽车行驶安全性。汽车加速行驶和快速制动时要保证具有抗前俯和后仰的能力。每种悬架的各种特性都是通过悬架的结构和各组件的布置位置特点来实现的。侧倾中心在独立悬架当中，前后悬架侧倾中心的连线应尽量与地面平行，且离地面的高度尽可能的高一些;侧倾轴线尽量与地面平行的目的是为了使车辆在曲线行驶时，前后轴上的轴荷变化接近相等，这样才可以满足车辆的中性转向。在独立悬架当中，使侧倾轴线离地面的距离尽可能的高一些，目的是为了把车身大侧倾限制在允许的范围之内。

综合以上论述，要保证汽车悬架系统满足汽车动态行驶中各种负载冲击下，保证车辆操纵稳定性、行驶安全性和驾驶舒适性要求，就需要对悬架的结构布局、性能尺寸、侧倾中心进行合理的限制。通过设计方案的分析、计算得知，本车辆前后悬架机构纵向中心点的变化范围是0-180mm;本车辆前后悬架机构侧倾中心高度范围为前悬装置为0-120mm;后悬装置为：80—130mm。

通过对本辆车的纵向侧倾中心和横向侧倾中心的测量，符合要求，所以对影响悬架通过坎沟产生冲击力，造成异响的动态侧倾中心的影响就可以排除了。接下来进行车辆动态工作性能和车轮定位的检测分析。

1.2，影响悬架工作性能的因素分析：

结合本案例，纵向平面内上下摆臂布置方案如图3所示，悬架上下摆臂轴抗前俯角的匹配对主销后倾角的变化有较大的影响。为了提高汽车的制动稳定性和舒适性，希望主销的后倾变化为：在悬架弹簧下压时，主销的后倾角变大。在悬架弹簧拉伸时，主销的后倾角变小。用以造成制动时因为注销后倾角变大而在控制臂支架上产生防止制动前俯的力矩。

水平面内上下摆臂的布置方案：上下摆臂轴抗前俯角的匹配对主销后倾角的变化有较大的影响。为了提高汽车的制动稳定性和舒适性，车轮的主销后倾角和主销内倾角要符合设计要求，既要检测制造和装配误差，也要检测经过汽车底盘操稳试验和耐久可靠性试验阶段结束后，其尺寸的变化情况，悬架弹簧经过耐久承受负载工作后，若主销的后倾角变大，则会影响滑柱的行程范围，可能会造成运动干涉。同时，因为主销后倾角超出允许范围后，会影响到控制臂在控制车辆制动时产生向前俯冲的力矩，也会产生运动干涉。如果主销内倾角经过耐久性试验后，超出允许限制后，会影响到方向盘的操纵轻便性。经试验和检测可知，方向盘操纵力几乎不变，主销内倾角的变化影响的可以消除。

车轮遇到凸起路障时，可以上跳同时向后退让，以减小传到车身的冲击：同时还可以便于发动机的布置就是说上摆臂的轴线与纵向轴线的夹角为正，下摆臂的轴线和纵向轴线的夹角分别为正值，零，负值。

下一步需要进行前滑柱伸缩行程范围和四轮定位检测。

2.解决措施及问题验证

在检测完车辆各项外观状况后，又对该车辆的前滑柱伸缩行程范围和车轮定位参数进行检测分析。通过对行程范围和四轮定位仪的精确检测，结果显示是前轮车辆外倾角数据超出允许范围，前滑柱和底座之间的距离尺寸不沟，在过坎沟时产生的冲击力作用下会产生运动干涉，进而产生异响，通过检测分析得知，造成异响的原因是由于前滑柱结构设计对道路冲击力计算不足所致。因此需要优化产品结构设计，提升前滑柱抗冲击性能，因此，改善方案是在连接板在前滑柱上连接板和防尘罩之间增加聚氨酯缓冲垫片，以用来缓冲过大后的冲击力对零件干涉碰撞的影響，进而降低冲击声，具体方案如图4所示。通过设计手工样件，进而多次过坎试验验证，反馈改善效果明显，发现异常响声消失，悬架异响问题得到解决，并且通过批量生产后，大量投放市场至今，通过各种渠道得到验证，此问题得到可靠的彻底的解决。

3.结论

通过对悬架性能异常所导致的过坎异响故障的分析与仪器检测诊断，找到产生问题的根源，通过加工制作的OTS手工样件验证，发现悬架异响得到解决，为悬架的此类失效模式改善提供了借鉴意义。

参考文献：

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[2]宋睿，丁渭平，杨明亮，李智，徐小程.汽车悬架减振器结构传递异响的试验研究[J].汽车技术.2011（07）

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作者简介：韩小伟（1980.2.4-），男，汉，安徽阜阳人，本科，芜湖职业技术学院，副教授，主要从事汽车动力总成与传动系统研究

基金项目：

安徽省高校省级质量工程“高校优秀青年人才支持计划项目”（gxyqZD2019117）阶段性成果。

安徽省高校省级质量工程“线上线下混合式和社会实践课程《传动系的诊断与维修》”，（2020xsxxkc477）阶段性成果。

芜湖职业技术学院（韩小伟）“教学示范课《整车性能检测》”，阶段性成果。