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【启飞汽车知识系统分享-学术篇-底盘45】汽车底盘异响产生机理及控制方法

2019-04-17176作者：启飞汽车设计

摘要

    底盘异响为乘用车普遍存在的问题，除了依靠有限经验在早期设计时对其进行规避外，大部分是通过不断的“实车验证→设计优化”过程进行解决。这里对各类底盘异响的产生机理进行了研究，提出了相应的设计规避措施。

一、底盘异响分类

    根据统计和分析，底盘异响主要有撞击异响、摩擦异响、液压异响等类型，其中撞击类异响和摩擦类异响占绝大部分，底盘异响类型如图 1 所示。
 


 
    由于液压类异响占比较低，且形成机理复杂，这里不进行详细讨论，主要针对撞击类异响和摩擦类异响进行详细分析。

二、撞击类异响产生机理及控制方法

    撞击类异响指不同零部件或零部件内部不同部位发生撞击而产生的异响。根据撞击发生的原因，又可分为干涉异响、限位撞击异响、间隙配合震动异响、紧固失效异响 4 种。

1.干涉异响

    a . 原因。干涉异响指零部件与周边件或零部件自身发生干涉而产生的异响。此类异响发生原因有两个。一是设计间隙偏小；二是零部件制造、装配误差。
    b . 措施。① 进行充分的设计校核及评审，保证足够的设计间隙；② 针对工艺控制关键点，设计合理的夹具、检具。
    c . 典型案例。副车架与控制臂干涉异响、副车架与后悬置干涉异响、悬置托臂与车身纵梁干涉异响、控制臂与制动器防尘挡板干涉异响、驱动轴轴杆与移动节壳体干涉异响等。

2.限位撞击异响

    限位撞击异响指零部件运动限位结构而产生的异响。
    a . 原因。此类异响发生原因多为限位结构没有针对异响风险进行处理，导致极限位置出现“硬碰硬”的情况。
    b . 措施。在有撞击风险的限位结构上增加软质缓冲垫，避免采用“硬碰硬”的形式进行限位。
    c . 典型案例。转向极限位置时转向机齿条与壳体直接碰撞、离合开关推杆和离合踏板上开关触发支架间撞击异响、离合主缸活塞套与限位座之间冲击异响、真空助力器内部敲击异响等。

3.间隙配合震动异响

    间隙配合震动异响指整车其它部分的震动引发间隙配合结构震动而产生的异响。
    a . 原因。对间隙配合易引发异响的风险判断不足。
    b . 措施。在没有充足经验积累情况下，尽量选用过盈配合及过渡配合，少选间隙配合。
    c . 典型案例。转向机齿轮齿条配合位置异响、转向管柱调节过程中手柄共振异响、锁销晃动异响、拉索阻尼器内部共振异响等。

4.紧固失效异响

    紧固失效异响绝大部分为力矩衰退导致紧固失效引发的异响。
    a . 原因。导致力矩衰退的原因较为复杂，包括预紧力不足、被紧固件表面质量不佳、螺纹摩擦系数散差大等原因，这里不进行详细讨论。
    b . 措施。从预紧力的计算、紧固件的选择及技术要求定义、被紧固件表面质量控制、紧固工艺控制等方面避免力矩衰退。
    c . 典型案例。滑柱与连接杆连接点异响、转向机与副车架连接点异响、扭转梁与车身连接点异响、转向机与节叉连接点异响等。

三、摩擦类异响产生机理及控制方法

    摩擦类异响指不同零部件之间或零部件内部因发生摩擦而产生的异响。相比与撞击类异响，摩擦类异响情况更为复杂，根据异响产生的原因可分为护套类自摩擦异响、护套类与周边件摩擦异响、球副摩擦异响、转动副摩擦异响和粘滞异响 5 种。

1.护套类自摩擦异响

    底盘很多零部件均带有不同样式的护套，护套一般为橡胶材料，起到防护作用。某些特殊工况下，因护套自摩擦产生的异响称为护套类自摩擦异响。
    a . 原因。此类异响发生原因多护套材质硬度偏大，且无自润滑设计。
    b . 措施。在满足其它性能要求前提下，尽量选用硬度偏软的护套材质，同时注意在护套材质中添加自润滑材料。
    c . 典型案例。大转角时驱动轴固定节护套异响、换挡手柄护套自摩擦异响等。

2.护套类与周边件摩擦异响

    护套类与周边件摩擦异响指护套因与其周边件发生摩擦而产生的异响，周边件通常为护套所要防护的件。
    a . 原因。此类异响发生原因多为护套与周边件发生运动干涉，且护套无自润滑设计。
    b . 措施。首选应保证护套与周边件不会发生，若无法保证，再选择在护套材质中添加自润滑材料。
    c . 典型案例。转向护套与中间轴摩擦异响、转向护套与转向机输入轴摩擦异响、极限位置时转向机护套与齿条摩擦异响、换挡手柄护套与换挡杆摩擦异响、减振器防尘罩与弹簧上托盘摩擦异响等。

3.球副摩擦异响

    球副摩擦异响指球副在运动过程中运动副内部摩擦产生异响。
    a . 原因。此类异响发生原因多为球副润滑结构设计不合理，无法长期储存润滑脂。
    b . 措施。在球副中增加储油槽等储存润滑脂的结构，保证润滑效果。
    c . 典型案例。手动换挡器换挡杆与球座摩擦异响等。

4.转动副摩擦异响

    转动副摩擦异响指转动副在转动过程中运动副内部摩擦产生异响。
    a . 原因。此类异响发生原因多为转动副未设置衬套，导致转动部件间直接发生摩擦。
    b . 措施。在存在异响风险的转动副上增加衬套。
    c . 典型案例。手制动操纵机构转轴与底座摩擦异响、选挡拉索与换挡器摩擦异响等。

5.粘滞噪音

    粘滞噪音是一种特殊的摩擦异响，其产生的机理为被紧固的配合界面（平面或弧面），在受到足以客服静摩擦力的外部冲击作用下发生了微小滑移，滑移发生前的状态称为粘滞。滑移发生前静摩擦力逐渐增加到最大值，滑移发生后静摩擦转为动摩擦，如摩擦力变化剧烈，则会发出明显噪音，此噪音称为粘滞噪音。
    a . 原因。此类异响发生原因有两个，一是对外部冲击考虑不足，紧固能力不足以对抗冲击；二是配合界面摩擦系数较大，发生滑移时摩擦力变化剧烈。
    b . 措施。① 加强紧固效果，在外力冲击下不会发生滑移；② 若外部冲击过大，应减小面摩擦系数，降低发生滑移时摩擦力变化的剧烈程度。
    c . 典型案例。驱动轴与轮毂轴承配合面起步倒车异响、转向极限螺旋弹簧护套与弹簧丝配合面异响等。

四、底盘异响风险评估思路

    底盘系统设计开发通常不包含专门的异响开发内容，而主要依靠经验数据库积累及 D F M E A 等方法规避异响问题，因而在面对新产品设计时往往不能提前预判出异响风险。这里提出了面对新产品设计时的异响风险评估思路，底盘异响风险评估思路如图 2 所示。

五、结论

    底盘异响控制为底盘系统设计开发难点，通过异响分类、产生机理、规避措施的研究，为底盘异响控提供了参考。底盘异响风险评估思路给出了进行全新设计时如何有效规避异响发生的方法。

作者：王少璋  来源：客车技术

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