于失效預(yù)防的乘用車車身驗證試驗規(guī)范開發(fā)策略研究

1、基于失效預(yù)防的乘用車車身驗證試驗規(guī)范開發(fā)策略研究文章作者： 陳軍，向曉峰，艾紅霞，劉德輝，歐 更新時間： 2011-5-30版權(quán)所有： 汽車零部件家福摘要：論述了失效預(yù)防和可靠性之間的關(guān)系。 探討了乘用車車身驗證試驗規(guī)范開 發(fā)策略。闡述了基于失效預(yù)防的乘用車車身驗證試驗規(guī)范開發(fā)的過程， 并對其主 要內(nèi)容要點進(jìn)行了分析， 列舉了部分驗證試驗實例。 最后得出模塊化組合是開發(fā) 乘用車車身可靠性驗證試驗規(guī)范應(yīng)遵循的基本策略的結(jié)論。關(guān)鍵詞 :失效預(yù)防；可靠性；車身；驗證試驗規(guī)范；車身試驗0 引言車身是汽車的重要組成部分?，F(xiàn)代汽車尤其是乘用車的車身多采用承載式結(jié) 構(gòu)，其工作載荷復(fù)雜，可靠性顯得非常重要。在

2、乘用車開發(fā)過程中，應(yīng)采取相應(yīng) 的失效預(yù)防措施來提高車身的可靠性， 而驗證可靠性則是重要一環(huán)。 基于失效預(yù) 防的驗證試驗規(guī)范的制定是驗證車身可靠性的重要保證。 本文就乘用車車身可靠 性驗證試驗規(guī)范的開發(fā)進(jìn)行了探討。1失效預(yù)防和汽車可靠性失效預(yù)防就是在產(chǎn)品設(shè)計中采取一定的措施， 盡可能降低該產(chǎn)品在服役過程中 失效的概率。產(chǎn)品的可靠性是指在產(chǎn)品在服役過程中能在規(guī)定條件下和規(guī)定時間 內(nèi)完成規(guī)定功能的能力，其概率就是可靠度，反之為失效概率。設(shè)可靠度為R，失效概率為F,則R+F=1。失效預(yù)防應(yīng)用于乘用車車身工程中，關(guān)鍵目的在于提 高車身的可靠度。 失效預(yù)防是手段， 可靠性是目的， 在汽車開發(fā)過程中兩者關(guān)系

3、 如圖 1 所示。2 乘用車車身驗證試驗規(guī)范開發(fā)策略2.1 乘用車車身可靠性驗證策略在乘用車開發(fā)過程中， 可靠性驗證一般先進(jìn)行零部件的驗證， 再進(jìn)行總成系統(tǒng) 的驗證，最后進(jìn)行整車驗證，如圖 2所示2.2 乘用車車身可靠性驗證試驗規(guī)范開發(fā)策略乘用車車身可靠性驗證試驗規(guī)范的開發(fā)應(yīng)采取模塊化組合的策略，如圖4 所示。首先是驗證目的模塊化。 車身驗證目的主要是： 零部件耐久性， 零部件強(qiáng)度性能、 車身及其附件耐腐蝕性、車身剛度性能、車身耐久性能和車身模態(tài)性能。其次是試驗場地模塊化。試驗應(yīng)根據(jù)實際情況選擇室內(nèi)臺架試驗和道路試驗， 道路試驗可選擇在試驗場道路或者實際道路上進(jìn)行。 零部件的耐久性、 零部件強(qiáng)

4、 度性能、車身剛度性能以及模態(tài)性能的驗證應(yīng)選擇臺架試驗， 車身及其附件耐腐 蝕性以及車身耐久性的驗證既可選擇在臺架上進(jìn)行， 也可選擇在試驗場道路上進(jìn) 行。試驗場地模塊化的優(yōu)點在于有利于控制制定規(guī)范時整體輸入的精度和便于試 驗的執(zhí)行。3 基于失效預(yù)防的乘用車車身驗證試驗規(guī)范的開發(fā)3.1 乘用車車身的主要失效模式乘用車車身失效模式主要有以下幾種： 前圍板變形開裂， 車門下沉， 地板座椅 安裝點變形開裂， 車身附件的疲勞失效， 車身及附件的腐蝕， 車身產(chǎn)生共振而導(dǎo) 致車身早期開裂變形失效和高噪聲等。 前圍板變形開裂主要是由踏板作用引起的 失效，車身懸架支撐點變形開裂、 天窗變形開裂主要是車身承受彎曲

5、和扭轉(zhuǎn)載荷 產(chǎn)生的疲勞失效，車門下沉和車身附件的失效是疲勞失效或受意外負(fù)荷而產(chǎn)生 的，產(chǎn)生共振和高噪聲的原因主要是車身固有頻率較低， 車身腐蝕主要是由氣候、 路況等因素引起的。3.2 乘用車車身驗證試驗規(guī)范的制定過程在驗證試驗規(guī)范的制定時， 首先進(jìn)行客戶實際使用條件的調(diào)查和數(shù)據(jù)收集， 確 定驗證目的， 其次進(jìn)行試驗場地的調(diào)查， 確定當(dāng)前試驗手段是否能夠?qū)崿F(xiàn)驗證目 的，如圖 5 所示。3.3 基于失效預(yù)防的乘用車車身驗證試驗規(guī)范的主要內(nèi)容要點3.3.1 前圍板及其上蓋板耐久性前圍板安裝有制動器踏板和離合器踏板，承受由二者的循環(huán)引起的疲勞載荷。 因此要對前圍板及其上蓋板進(jìn)行耐久性試驗。 試樣采用白

6、車身， 白車身應(yīng)安裝離 合器踏板一一制動器踏板系統(tǒng)3.3.2 地板座椅安裝點耐久性由于座椅 成員系統(tǒng)會對地板安裝點產(chǎn)生疲勞載荷, 應(yīng)評估車身地板總成在 座椅安裝點加載的時候的疲勞性能。 試樣采用白車身, 按照規(guī)定緊固力矩安裝座 椅總成或座椅骨架。3.3.3 車門下沉和過載開啟性能100N。加載方式一般為車門下沉的主要原因是承受意外載荷和開、 閉循環(huán)。承受意外載荷時的驗證規(guī) 范中應(yīng)規(guī)定試驗載荷、加載方式、加載位置、車門開啟角度和評價指標(biāo)等內(nèi)容。 試驗載荷一般規(guī)定門鎖處最大為1500N,當(dāng)門鎖處永久變形量超過 3mm時停止 加載。加載方式為逐級遞增載荷，遞增量一般為 0 100N0 200N0 3

7、00N0 1500N0 ,可在每遞增和卸載一次的規(guī)定一般規(guī)定車門在時間后讀取變形量。評價指標(biāo)一般取 1000N 時門鎖處的永久變形量，如果大于 某一個數(shù)值即認(rèn)為失效。 車門開閉循環(huán)引起的下沉的驗證規(guī)范, 規(guī)定次數(shù)的開閉循環(huán)試驗后,下沉量應(yīng)小于某個數(shù)值,確保車門能夠正常關(guān)閉。車門過載開啟可引起車門的變形過大， 從而導(dǎo)致失效。 車門在最大開啟位置承受一定大小的朝著開啟方向的過載載荷時其變形角度應(yīng)小于某個規(guī)定值3.3.4 車身附件的耐久性和耐腐蝕性車輛在服役過程中門鉸鏈、門鎖、限位器、前后蓋鉸鏈承受著疲勞載荷，同時 受使用環(huán)境等因素的影響會產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象。門鉸鏈和門鎖的驗證可參照 QC/T323-20

8、07汽車門鎖和車門保持件標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。車門限位器、 前后蓋鉸鏈的耐久性一般自行規(guī)定，循環(huán)次數(shù)級別為104105,可規(guī)定溫濕度環(huán)境條件和在試驗過程中噴鹽沙混合液。 耐久性試驗最好在白車身上進(jìn)行。 玻璃 升降器耐久性一般規(guī)定循環(huán)次數(shù)和試驗頻率。 玻璃升降器的耐久試驗最好在車門 總成上進(jìn)行。玻璃升降器的驗證具體可參照 QC/T 636-2000汽車電動玻璃升降 器標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)規(guī)定。3.3.5 車身的耐腐蝕性車身腐蝕失效模式主要有穿孔腐蝕、 縫隙腐蝕、 端部腐蝕、鑿擊腐蝕和疤痕腐 蝕。腐蝕失效的起因一般為雨雪的侵襲、 服役過程中的沙石撞擊和氣候等多種因 素以及電化腐蝕造成。 根據(jù)國內(nèi)現(xiàn)有的汽車試

9、驗室或試車場的條件， 可進(jìn)行試驗 場道路試驗、室內(nèi)腐蝕試驗、 大氣暴露試驗和電化學(xué)試驗。 車身的強(qiáng)化腐蝕試驗 方法具體可參照QC/T732-2005乘用車強(qiáng)化腐蝕試驗方法標(biāo)準(zhǔn)和國外有關(guān)標(biāo) 準(zhǔn)中的規(guī)定。3.3.6 車身耐久性車身耐久性可通過臺架試驗和道路試驗來實現(xiàn)3.3.7 四門兩蓋系統(tǒng)的耐久性車門、發(fā)動機(jī)蓋和行李箱蓋及其鉸鏈、鎖、車門限位器系統(tǒng)的耐久性能，最好 采用氣動試驗設(shè)備在白車身上進(jìn)行。試驗頻率可選擇 6 次/分鐘左右，試驗循環(huán) 次數(shù)級別應(yīng)為104105。試驗過程中可向鉸鏈、車門限位器噴鹽沙混合液，可 規(guī)定在常溫常濕環(huán)境下或低溫及高溫高濕環(huán)境下進(jìn)行試驗， 以檢驗四門兩蓋系統(tǒng) 在不同環(huán)境下

10、的可靠性 3.3.8 車身結(jié)構(gòu)模態(tài)性能車身結(jié)構(gòu)模態(tài)試驗的目的是獲得車身結(jié)構(gòu)的固有頻率和模態(tài)振型等模態(tài)參數(shù)，為改進(jìn)振動系統(tǒng)設(shè)計提高結(jié)構(gòu)固有頻率提供參考， 從而防止車身在較低的工作頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生共振而導(dǎo)致的早期疲勞失效和大變形 3.3.9 車身靜態(tài)剛度性能車身的靜態(tài)彎曲和扭轉(zhuǎn)剛度性能很大程度上決定了車身的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度， 良好的結(jié) 構(gòu)強(qiáng)度可使車身具有良好的結(jié)構(gòu)耐久性， 不至于導(dǎo)致車身疲勞失效和承受超過額 定載荷時的變形失效。4 乘用車車身驗證試驗部分實例下列附圖為車身可靠性驗證試驗部分實例。圖 6為某 SUV 車型前圍板及其上 蓋板耐久性試驗。 該試驗加載裝置為壓縮空氣驅(qū)動， 作動器上裝有力傳感器以監(jiān)

11、測踏板力。 圖7 為某車型地板座椅安裝點耐久性試驗， 加載裝置為電液伺服試驗 系統(tǒng)。圖 8為某 SUV 車型車門下沉試驗。采用砝碼加載法，該方法的好處在于 載荷能夠保持穩(wěn)定，減少試驗結(jié)果的不確定性。圖 9為某SUV車型車門過開啟 試驗。因載荷只有500N左右，所以采用人工加載的方式。圖 10為某轎車車門 限位器臺架耐久性試驗。 該試驗規(guī)定了濕熱環(huán)境要求， 在高低溫濕熱試驗箱中進(jìn) 行，試驗過程中在規(guī)定循環(huán)間隔噴灑鹽沙混合液并測量開閉力矩。圖 11 為某轎 車白車身靜態(tài)扭轉(zhuǎn)剛度及耐久性試驗。 白車身不帶懸架裝置， 加載裝置為電液伺 服試驗系統(tǒng)， 雙作動器加載， 靜態(tài)剛度位移測量儀器為位移傳感器或百分表， 耐 久性試驗時將位移傳感器撤除。圖 12為某轎車白車身靜態(tài)彎曲剛度試驗。采用 砝碼和沙袋加載的方式。圖 1 3為某客車車門系統(tǒng)（含鉸鏈、鎖及限位器）耐久 性試驗。試驗采用氣動方式進(jìn)行， 該試驗要求在規(guī)定循環(huán)間隔向鉸鏈、 鎖及限位器處噴灑鹽沙混合液。