汽车前悬架摆臂螺栓松脱失效问题解析

13.91
13.88
13.92
13.85
13.93
5
螺纹长度
48+3
50
50.2
50
50.1
50
50.2
6
螺杆长度
96±1.5
97.02
97
97
96.8
97
97
7
螺纹 T 规 6g
自由通过
通过
通过
通过
通过
通过
通过
8
法兰面角度15~30O源自202020
20
20
20
9
硬度
HRC32~39
36
35
36
34
37
面以及防松胶的方式自锁，但在设计图纸中并 无防松胶的技术要求，因此需要增加防松胶；
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。
35
10
表面硬度
≤390HV0.3
355
348
351
356
355
350
11
楔负载
≥130000N 131400 132800 131000 132500 132000 131900
12
延伸率
≥9.0
9.41
9.3
9.28
9.35
9.32
9.36
合格 合格 合格 合格 合格 合格 通过 合格 合格 合格 合格 合格
图1 图2
φ28
60mm 铁管
六角法兰面螺栓 LWR ARM BUSH(A)
接触面半径偏 小 3.0mm 摆臂安装板焊接
螺母（圆形）
φ22
摆臂安装板总成
螺母长度 20mm
实车图 实车图
标杆车
AUTO TIME 37
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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。
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汽车前悬架摆臂螺栓松脱失效问题解析
贾征明 厦门金龙联合汽车工业有限公司 福建省厦门市 361023
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。
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图3
图4
φ34 范围 0.3
φ0.2 B
φ0.5 A
A
2.8mm
1.6mm
图X
图 Y- 标杆车
φ34 范围 φ18±0.2
0.3
点焊位置须在φ34圆外， 并且不与该圆相切。
φ16±0.2 B （右侧车身的场合）
（椭圆 16×20±0.2）
+0.8 60+0.2 平行度 0.6 以下
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。
原 设 计 参 照 标 杆 车 进 行， 螺 栓 选 定 Q184C1495 等级为 10.9 级，与之相配的焊接 螺母选用的为 4 级螺母，由于螺母的等级较螺 栓低，这种情况等同于螺栓太硬，而与之相配 的螺母太软，这样，当打螺栓时，很容易造成 螺母的滑压，或者在动态交变应力的作用下出 现两接触面发生松动，久而久之即会出现整个 螺栓松脱的情况；
M14×1.5-6H
表1
序号
标准值
1
2
3
4
5
6
判定
1
头部高度
2 法兰边缘厚度
12.9-1.0 2.1min
12.7
12.6
12.7
12.7
12.6
12.8
2.7
2.8
2.7
2.7
2.7
2.6
3
法兰外径
Φ28.6-1.0
27.98
28.03
28.1
27.95
28.1
28.1
4
螺纹大径
Φ14-0.27
13.89
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
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
由于标杆车此处原采用的是焊接螺母的方 式，因此为了考虑螺母的可焊接性，故将螺母 选定为 4 级，此本身在设计上就是一缺陷，故 需要将螺母的等级调整为 10 级，并将焊接螺 母直接改为安装螺母，同时为了增加自锁面，
并将螺母调整为法兰螺母； 3.2.4 自锁方式的分析 参照标杆车，此处自锁主要靠螺栓的法兰