关于后纵臂扭梁疲劳断裂问题分析20101115

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1、关于Z200HB车型后纵臂扭梁疲劳断裂问题问题描述：：：路试车辆反馈的问题―――后扭梁左边托臂（圆管柱）开裂，故障发生里程32584km。图１详见：2010年11月10日发布的众泰汽车《试验产品故障反馈单》（附后）背景信息：：：2Z200HB车型是在定远汽车试验场进行道路试验，该试验场面积近7km，现拥有4km椭圆型高速试验环道，2.2km综合性能试验路，6.6km凸凹不平试验路，10km越野路和5km场区山路，还拥有地形通过性试验设施、城市工况模拟试验广场、淋雨试验台、质心测试平台、标准纵坡（20％～60％）

2、等重要专用试验设施，以及一套完整的、在国内较为先进的测试仪器。定远场的汽车高速试验环道，是国内第一条长圆形的高速环道，全长4公里，南、北直线段各长1.25公里，东、西弯道（含缓和曲线）各长750米，路面宽12米，分高、中、低3条车道，计算行车速度分别为每小时60、90、120公里，弯道半径为165米。高速车道安全带横向坡度达42.3°。图２现场调查：：：１观察了定远试验场寄回的三个Z200HB车型车用的失效扭梁，其左侧均发生了此类失效，有一个右侧发生了明显的失效，另外两个右侧焊缝出现了目视可见的裂纹，沿着焊缝的

3、边缘；左侧右侧图31２断口有光亮的光滑区和暗淡的粗糙区，符合疲劳失效的典型特征；３Z200HB车型的后悬架为纵臂扭梁式：
纵臂为无缝圆管，管壁厚3.5毫米，纵臂有效回转长度469.5毫米（注：）。图4Z200HB的纵臂表1竞争车型的纵臂长度数据车型纵臂长度（单位：mm）菲亚特熊猫440标志207450雷诺塞里奥420大众波萝424本田飞度374
扭梁采用倒U字形钢板，板厚4.5毫米，扭梁大约处于纵臂的中间位置，扭梁起部分的横向稳定杆作用图5扭梁断面形状
在扭梁处又再加了一根横向稳定杆图6横向稳定杆
扭梁与纵臂以

4、及其上的减震器安装支架的焊接工艺是用二氧化碳气体保护焊焊接区域有飞溅，焊缝不饱满。不如Palio派利奥原型车的焊缝美观和饱满。4A尺寸2图7现场粗测了一下，Z200HB车型车型的尺寸较之Palio派利奥原型车增加了10毫米，后根据底盘部陈雷工程师提供的信息，该数据理论为12毫米。5B尺寸图8现场比对了一下，Z200HB车型车型的该尺寸与派利奥原型车相同。Z200HB车型车型的后轮距为1393毫米，Palio派利奥原型车的后轮距为1378毫米，Z200HB车型的后轮距较之增加了15毫米，应是通过配置轮胎规格的不同

5、来实现的。（注：派利奥原型车的后轮胎规格175/70R14，Z200HB车型后轮胎规格185/65R14，单个轮胎宽度增加了185-175=10毫米。）其他信息------与倪权工程师确认，高速环路试验时为满载，汽车在其上顺时针运行，大约总计运行两个小时。如下图所示图9原因分析：：：纵臂扭梁式后悬架包括扭梁和纵臂，其刚度非常高。当车轮反向跳动时，扭梁及纵臂需要产生挠曲变形，以减轻车辆的侧倾。由此产生了交变的应力，而每一次应变和应力，对于纵臂扭梁的寿命都是损伤，根据累计损伤理论（Miner法则），当累计损伤达到纵

6、臂扭梁的疲劳寿命极限，发生疲劳失效。图10从现场调查来看，由于纵臂扭梁存在着设计变更（如图4所示），因此需要对于其强度进行仿真分析和试验验证；此外从寄回的失效件看，排除生产工艺因素，左右侧理论疲劳寿命相同的话，左侧应在道路试验过程中承受了相对更大的当量交变应力，由此导致左侧相对于右侧先期到达疲劳寿命极限。最有可能的路况是高速环路试验工况。分析如下------高速环路的半径165米，高速环路的车速120km/h，则离心加速度a=0.37g。Z200HB车型车型满载质量1478kg，则离心力F=ma=1478×0.

7、37=553.4kgf3由于Z200HB车型满载时质心距地面的高度为h=0.56米，则侧倾力矩M=Fh=553.4×0.56=309.9Nm满载时，Z200HB车型的前后轴荷分配为52%：48%，则当车辆静止时，各轮的初始负荷分别为前左轮=384.28kgf前右轮=384.28kgf后左轮=354.72kgf后右轮=354.72kgf当车子在高速环形跑道上顺时针行驶时，车辆过弯动作为右转弯。此时发生载荷转移，即内侧车轮上的荷载向外侧车轮转移，移动负荷为△W=M/B（B为轮距）这里出现了一个问题，由于Z200HB

8、车型的前、后轮距是不相等的（前轮距Bf1430毫米，后轮距Br1393毫米），估算时取中间值B=（Bf＋Br）/2=1411毫米。则移动负荷为△W=M/B=309.9/1.411=219.6kg侧倾中心和侧倾刚度由于总布置设计正在进行整车姿态调教，数据尚未冻结。侧倾轴线图11前悬架的侧倾中心图12后悬架的侧倾中心图13侧倾轴线4这里作粗略的估算，首先假设侧倾刚性的前后分配为50%：50