轿车车身异响分析与预防控制

轿车车身异响分析与预防控制柳发文（1），蔡交华（2），滑德富（3）（奇瑞汽车股份有限公司，安徽芜湖 241009）【摘要】随着汽车市场的竞争加剧，顾客对汽车产品的品质要求越来越高，车身异响问题引发了较多的争论，成为顾客关注的焦点。

车身异响一直是汽车产品的通病，无论是合资品牌汽车还是自主品牌汽车，多少都遇到此类问题，由于没有系统的诊断方法和有效的解决措施，造成顾客强烈抱怨。

本文旨在结合生产现场处理异响问题的体会和见解，分析车身异响产生的原因，并提出相应的预防控制方案。

【关键词】车身异响，原因分析，预防控制1、前言《2010年度中国汽车产品质量与服务质量投诉分析报告(CAAS)》和《2010年度中国汽车行业用户满意度调研报告》显示，2010年，我国汽车质量有了明显改善，行业满意度指数稳步提升，但是异响问题投诉仍然非常集中，逐渐成为汽车投诉的新重点，被投诉产品覆盖国内汽车市场上的绝大多数车型。

轿车车身异响严重影响驾驶的舒适性，破坏驾驶者的心情。

并且轿车车身异响声源往往被内外饰件遮蔽，或者存在于车身封闭腔中，给异响声源的查找和返修造成很大困难。

对于轿车车身异响问题的解决，目前汽车行业还没有较为系统、全面的方法。

本文将从轿车车身异响产生原理、原因分析、解决方法、如何预防等方面全面剖析轿车车身异响问题，为汽车厂家及广大汽车用户解决轿车车身异响问题提供相应参考。

2、轿车车身异响的原理2.1车身异响的产生、特性及消除方式声音都是由物体振动产生，正在发声的物体叫声源。

声音以声波的形式传播，通过固体或液体、气体传播形成的运动。

轿车行驶时各系统振动、摩擦发出的声音统称为汽车的响声，也可称作噪声，这些响声可分为正常响声和非正常响声，非正常响声既异响。

轿车车身异响通常出现在扭曲路面、转弯、加速和紧急刹车等情况下，由车身结构内钣金振动或滑移摩擦产生。

声波振动内耳的听小骨，这些振动被转化为微小的电子脑波，它就是我们觉察到的声音。

人耳可以听到的声音的频率范围在20到2万赫兹之间，通常也称为可感知声段。

在不同的介质中声音传播的速度也是不同的。

经科学测量，在0摄氏度的空气中，声音的传播速度是332米/秒；在水中的传播速度是1450米/秒；在铁中的传播速度是5000米/秒。

轿车车身异响发出的声音是在1000Hz左右，刺激到神经让驾驶者感到很难受。

从物理学角度来说，声音的消除主要靠“消、隔、吸”，车身异响的消除同样要运用此原理，主要方式有以下几点：⑴、解决钣金振动或滑移摩擦问题，消除异响声源；⑵、通过内外饰包裹或封闭腔阻隔声音传播；⑶、填充海绵、增加吸音垫，削弱声响。

考虑整车的可靠性，一般采用消除异响声源的方式来解决车身异响问题。

2.2主要异响部位轿车多为承载式车身，承载式车身的汽车的特点是没有刚性车架，只是加强了车头，侧围，车尾，底板等部位，车身和底架共同组成了车身本体的刚性空间结构。

承载式车身除了其固有的乘载功能外，还要直接承受各种负荷。

这种形式的车身具有较大的抗弯曲和抗扭转的刚度，质量小，高度低，汽车质心低，装配简单，高速行驶稳定性较好。

但由于道路负载会通过悬架装置直接传给车身本体，振动较大，极易产生异响。

图1 作用在整车上的力根据轿车行驶中的主要受力分布，其异响主要出现在车身的A柱、B柱、C柱、顶盖等板件搭接较复杂的部位，还有运动件的连接处，例如：门、发盖、后盖铰链连接处。

常见的异响产生原因有：加强板与内板干涉、包裹架与轮罩钣金摩擦响、纵梁与底板横梁摩擦响、前中后顶横梁与侧围搭接处摩擦响、门铰链安装板与门内板摩擦响、门限位器安装板响等。

3、轿车车身异响分析3.1分析软件的应用轿车车身异响是钣金振动或滑移摩擦造成，在车身设计阶段，为了规避车身结构设计风险，要进行基本的静态非线性分析和动力学分析，对设计结构及强度进行确认，汽车行业通常用的分析软件是CAE或ANSYS有限元分析软件。

利用CAE或ANSYS软件对零件配合间隙、公差累计计算、连接方式、装配关系、单件的刚度与强度等进行分析，可以有针对性的找出车身异响（干涉）风险点。

图2 CAE软件某铰链安装孔强度分析图3 ANSYS软件对动态碰撞问题分析3.2常见异响原因在轿车车身异响问题解决过程中，通过长期调查分析和经验总结，异响产生原因主要有：3.2.1设计原因：设计间隙小、焊点布置不合理、悬置料边过长等；⑴.设计间隙小：车身设计过程中，对于钣金间的结构间隙是有具体要求的，目前国内的制造公差基本1mm，因此考虑加工或生产过程中的公差积累，钣金件结构间隙一般设计为2～3mm以上，否则汽车在工况负载情况下就极可能会出现干涉或运动异响。

同时在产品数据校核时，往往对典型截面或特定结构进行分析，从而忽略了弧面与平面、点与面、面与面配合、线与面配合的配合间隙，导致配合间隙过小，甚至干涉。

弧面与平面、点与面的配合在尽量避免，实在无法避免此类的配合时，要考虑设定较大的间隙或CO2工艺。

面与面配合或线与面配合时，尽量设计成平行状态，如无法避免两个面或线与面的倾斜，在考虑间隙时，必须以最小处间隙为准，一般大于2.5mm 。

图4 某结构钣金配合间隙小⑵.焊点布置不合理：焊点布置不合理是造成焊接失效的主要原因。

焊点布置在圆角拐弯处或不平整处，由于焊钳在焊接时的压力比较大，易在圆角拐角处或不平整的部位产生焊接变形。

另外，一般情况下，采用三层板或者三层以上的焊接结构，若没有通过使用工艺缺口以进行二层板焊接来代替三层板，三层板等直径通孔使用CO2塞焊易造成虚焊。

图5 某车型结构弧面焊点布置间距大⑶.悬置料边过长：为了满足车身安全要求，同时降低车重，对于车身工况下应力分布集中部位，设计人员会尽量考虑采用整体多层次构架、局部加强的设计方式。

这样就导致车身内外板、各加强板等搭接结构复杂。

车身钣金搭接边设计时，易有长距离料边悬置（无任何连接），长距离料边悬置可能振动异响或与周围结构摩擦异响。

下面这种设计结构就属于这种情况:图7 某车型B 柱加强板悬臂过长3.2.2制造原因：冲压件制件不合格、装焊偏差累计等造成的冲焊件尺寸形状偏差问题1.13mmZ 向剖面图L=200mm ，此种结构存在很大异响风险X 向剖面图冲压件制件过程中通常存在尺寸毛刺、翻边不到位、回弹变形量等制造缺陷。

车身焊接过程中一般存在定位销磨损、夹具设计不合理等造成公差累计的不良因素。

具体详见图8.图8 车身异响中制造过程问题4. 轿车车身异响的现场解决步骤4.1异响声源的查找车身异响声源查找没有什么系统的方法，较为先进的是利用异响诊断仪等听诊器具，直接抵在产生异响的大概部位进行听诊，确定异响声源的具体位置。

在没有设备辅助的情况下，主要采用一听、二看、三触摸的方法来查找异响声源。

听是指通过人的听觉，确定异响源的大致位置。

看，主要是观察异响大致区域零部件的装配关系，是否有明显的钣金接触。

触摸是根据异响震动的频率高低来寻找异响源。

图9 某汽车异响探测仪异响诊断仪应用声振原理,通过传感器收集信息频率来分辨主要异响并确定异响的部位。

4.2原因查找及验证在判断出异响声源大致位置后，需要对该位置区域的装配关系、工艺要求、单件状态、配合公差等进行分析，主要通过以下步骤：⑴.数模校核及CAE分析数模校核主要是针对车身异响大致区域，检查数模设计中是否存在的明显错误，例如板件配合间隙小，结构的工艺、装配关系不合理等现象。

CAE分析则是对异响区域的相关件进行刚度、强度分析，了解单件在负载情况下的变形情况，便于根据配合处实际间隙，判断是否存在干涉并产生异响的风险。

⑵.利用工艺文件对工艺确认在确认装配关系、刚度等没有问题后，利用现场工艺文件，确认异响区域结构的焊接是否符合工艺要求，主要查看焊点或焊缝数量、涂胶情况、搭接边状态等。

⑶.单件检具测量或白光扫描利用检具或白光扫描，对异响区域的单件或总成件进行尺寸、型面的确认。

⑷.采用排除法、模拟法进行实验验证通过以上步骤仍然找不到具体异响原因，可以采用排除法、模拟法进行实验验证。

验证方法有两种：一是拉大声源震体的距离、二是让声源震体紧密贴合，通过这两种方法来破环声源，达到排除或故障重现的目的，以便更直观的找出异响源。

5、轿车车身异响的预防控制5.1完善车身设计⑴.A/B/C柱内板、加强板搭接，钣金结构复杂，车身钣金搭接边设计时，不要有长距离料边悬置（无任何连接），一般不超过150mm，搭接通常可以采用翻边连接或搭接。

翻边接头的边宽一般取6t＋8mm最佳，t为板料厚度；⑵.车身钣金配合时，避免弧面与平面，点与平面的配合。

在无法避免此类的配合时，要考虑设定较大的间隙或CO2工艺。

点与面的配合，在车身工况产生扭矩时，很可能会产生摩擦，造成车身异响；⑶.面与面配合或线与面配合时，尽量设计成平行状态。

如无法避免两个面或线与面的倾斜，在考虑间隙时，必须以最小处间隙为准，一般大于2.5mm；⑷.缺口与翻边配合时，间隙设计需要考虑翻边的R角处在冲压成型的过程中产出生凸起或翻进余量，以保证设计要求在生产中能得到满足；⑸.目前国内的钣金件结构间隙一般设计为3mm以上，否则汽车过扭曲路时就很可能会出现干涉或运动异响，并且静刚度试验检测表明A、B、C柱附近测点的最大位移量为0.2~0.7mm，钣金之间的间隙如果在0~1.0mm，对于车身异响来说就是可疑点，很可能造成钣金异响；⑹.设计车身结构时，要充分考虑冲压件尺寸公差及回弹变形量、车身装配尺寸偏差等，适当补偿，避免误差积累吸收设计间隙；⑺.设计时充分考虑点焊或CO2焊的可执行性与可靠性。

⑻.设计点焊间距要求：焊点间距越小，焊点数自然增多，当然能提高被焊接件的联接强度。

但是在能保证联接强度的条件下，焊点间距应以加大好，这不仅能减少焊点，提高生产率，而且也减少点焊时的分流，提高焊接质量。

因此在设计时必须选一个适当点距。

表1 焊接点距参考一个焊接件的厚度(mm) 0.3 1.0 2.0 3.0 4.0 6.0焊二层板时最小点距(mm) 12 15 25 30 40 60在实际设计中，当焊接小的零、总件时，可以参考上表数据，在焊接大的零、总件时，点距可以适加大，一般不小于35～50mm。

在有些非受力的部位，则焊点的距离还可以加大到70～80mm。

⑼.焊点不应布置在圆角拐弯处或不平整处，由于焊钳在焊接时的压力比较大，易在圆角拐角处或不平整的部位产生焊接变形。

对于无法用点焊连接的弧形搭接面，必须考虑涂点焊密封胶或补CO2焊点；⑽、一般情况下，尽可能少的采用三层板或者三层以上的焊接结构，最好能够通过使用工艺缺口以进行二层板焊接来代替三层板，三层板等直径通孔若用CO2塞焊易造成虚焊，设计时应尽量避免，无可避免时将焊接面的孔径稍做扩大，便于焊接。

5.2提高生产过程保证能力⑴.冲压材料应具有良好的塑性，即有较高的伸长率和断面收缩率，较低的屈服强度和较高的抗拉强度。