1、基于汽车底盘设计探析摘 要本文主要就汽车底盘螺纹连接设计进行了详细的分析，首先阐述了螺纹连接松动的原因，然后指出在预紧力变形和受轴向、横向动静载荷作用下，螺纹连接会发生松动。最后探讨了底盘设计应用。本文以下进行了详细的阐述。 关键词汽车； 底盘； 螺纹连接； 设计 中图分类号：U463.1；TP391.72 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）42-0141-01 一、前言 随着经济的快速发展，汽车成为了人们日常生活中必不可少的交通工具。汽车底盘设计作为汽车整体设计的关键，人们对它的要求也越来越严格。我国在汽车底盘设计上取得了一定的成绩，但依然存在一些问题需要改进。 二、底
2、盘设计要求 底盘设计考虑的关键在于满足整车性能的各项指标。汽车应当具备的基本性能可概括为动力性、经济性、制动性、操稳性、平顺性、安全性和耐久性。一般所说的底盘工程包括前后悬架、转向系、制动系和车轮的设计配置。与这些系统直接相关的整车性能有制动性、操稳性和平顺性。底盘的悬架部件本身要足够牢固，而其设计是否到位直接影响车架车身的受力大小，同时底盘设计也和耐久性相关。 三、螺纹连接原理及松动原因 1、螺纹连接原理 螺栓的紧固扭矩与预紧力的关系：Tf=KFfd Tf为紧固扭矩，Ff为预紧力，d为螺纹公称直径，K为扭矩系数。 扭矩系数 K 是反映螺栓拧紧过程中的扭矩和轴向夹紧力之间关系的系数，K 值越小
3、，螺纹摩擦和端面摩擦所消耗比越小。目前国产螺栓 K 值变化非常大，即紧固扭矩变化非常大。相反，在保证紧固扭矩相同的情况下，轴向夹紧力比较分散。在拧紧螺栓时，有部分的扭矩消耗在螺栓端面的摩擦上，有部分扭矩消耗在螺纹的摩擦上，仅有很少的扭矩用来产生预紧力。目前国内普通螺栓摩擦系数在 0.3 左右，为降低摩擦系数，采用在螺纹表面涂抹螺纹稳定剂的方法控制螺纹摩擦系数在 0.110.16范围，以降低螺纹摩擦所占比例，提高预紧力。 2、螺纹联接松动的原因 对螺纹联接而言，引起螺纹联接件松动的原因很多，但归纳起来主要为以下 3 个方面的原因： （1）联接面变形 螺纹联接时施加一定的预紧力使螺栓产生拉伸变形，
4、在联接件的接触面上产生塑性环形压陷，螺纹副表面粗糙度、波纹度及形位误差等产生局部塑性变形。在使用过程中，塑性变形的继续发生，使螺纹副和支撑面上产生微小的滑动，进而使预紧力下降，促使螺纹联接发生松动。 （2）受轴向载荷作用产生松动 当有初始预紧力的螺纹联接受到轴向载荷作用时，螺栓受轴向力的拉伸。螺纹牙斜面上受到径向分力的作用，螺纹接触面间会产生微小的相对滑动。在载荷的反复作用下，这种相对滑动逐渐增大，当达到破坏螺纹联接的自锁条件时，会使螺母松动回转，联接失效。 （3）受横向载荷作用产生松动 当有初始预紧力的螺纹联接受到垂直于轴线的横向载荷作用时，在横向力的反复作用下，使螺纹发生弹性的扭转变形或零
5、件接触面之间有垂直于螺纹轴线方向的相对滑移。逐渐累积起的扭转位移，迫使螺旋副沿螺旋方向下滑，从而逐渐使预应力减小，甚至消失，进而使螺纹联接出现松动。 以上原因往往是在变载、冲击、振动等作用下同时出现，且交互作用。此外，工作温度等因素的变化，也会引起螺纹联接松动。 四、螺纹连接件结构设计 下面以副车架与摆臂连接体的设计为例细说螺纹连接件的结构设计，此案例是汽车底盘的重要螺纹连接体，拧紧方法采用扭矩法。 1、副车架设计 对于副车架与摆臂的连接，螺栓不受轴向载荷，只承受横向载荷。初始的螺纹联接松动往往与联接面加工精度有关，下面通过试验进行研究。 （1）领取试验器材：后副车架两台、后下摆臂安装螺栓/螺
6、母各四只、后下摆臂轴套四只、塞尺、力矩扳手、活扳手、点漆笔、游标卡尺；（2）用点漆笔画出后下摆臂轴套与副车架配合区域，该区域为检测区域； （3）三坐标检测：检测副车架开口尺寸、平面度、平行度，轴套两端尺寸； （4）检测摆臂轴套夹紧力矩：安装摆臂轴套，缓慢旋转轴套同时缓慢拧紧力矩扳手直到轴套不旋转为止，记录力矩； （5）检测摆臂轴套贴平力矩：用塞尺（0.05mm）检测轴套端面与开口间隙，每拧紧 10N?m 检测一次，直到不能塞进为止，记录力矩； （6）静置 48 小时后，检测螺栓拧松力矩，记录力矩。 2、摆臂设计 摆臂橡胶衬套总成的结构是由内管、橡胶体 2 部分组成：内管是壁厚较大的钢管，内孔能
7、够穿过螺栓，内管的两端面有尖齿。内管与橡胶体硫化到一起。衬套总成压装到摆臂套管上，衬套由于受到螺栓的轴向力，当下摆臂摆动时，内衬套不能随其摆动，橡胶体扭转弹性变形实现摆动。 为很好地实现设计功能，要求橡胶衬套总成能够有效紧固。将端面设计成齿形结构，紧固衬套总成时，内管端面的尖齿嵌入到副车架摆臂安装支架板内，能够有效的防止车轮跳动过程中，衬套内管相对副车架保持静止，使衬套总成实现、减震吸能的作用。尖齿的齿长呈辐射状分布，抵抗转动的能力最强，但加工工艺复杂一些；呈平行线状分布，抵抗转动的能力差些，但加工工艺简单。 （1）设定螺纹紧固件的最小轴力和最大轴力，也就是设定螺纹紧固件的拧紧扭矩的最小值和最
8、大值，是螺纹连接体设计应用的关键。要从螺纹连接体的功能、紧固件和被紧固件的结构、性能、表面状态以及实施螺纹紧固的方法和工具等方面综合考虑。设定的轴力（或扭矩）过小，会影响设计功能的实现；设定的轴力（或扭矩）过大，会引起紧固件失效（断裂、滑牙、屈服）或紧固件被压溃等故障。为了充分发挥紧固件的性能，一般应使螺栓的轴力为该螺栓保证载荷的 60%8O%。 （2）螺纹紧固件紧固完毕后，质检员检测时，往往得不到装配时的拧紧扭矩，即使用相同的检具也是如此。拧紧扭矩随着时间的推移而衰减，可以说是正常的、不可避免的。这种检测应在装配后数分钟内进行才有意义。即使刻线做标记证明螺栓、螺母装配完毕后没有发生位移，但是
9、拧紧扭矩仍然是衰减了。因些复检时，拧紧扭矩稍有衰减，并不能作为紧固件是否松动的依据。 （3）新设计的螺纹连接体，要按一定程序进行试验验证，从简单的台架模拟试验到严酷的实车试验场试验都合格后，才能应用到商品车的试生产。因为“设计”本身就难免有不确定的因素。就是成功的设计，生产了一定的数量或者更换了供应商，仍然要进行必要的试验认证。 五、车底盘的网络化技术 目前汽车上每个总成几乎是机械、电子和信息一体化装置。在系统中电子和信息部分所起的作用也越来越重要，汽车工电子装置的增加使连接的电子线路迅速膨胀，线束越来越复杂。在汽车设计、装配、维护中的负担甚至到了无法承受的程度。而且线路接头的增加引起安全隐患
10、。另外线的重量和占用空间也是值得考虑的问题，重量的增加意味着降低效率。线路体积（直径）太大在相对运动的部分之间过线非常困难，所以在电子装置不断增加的情况下，减少线束成为一个必须解决的问题，而使用传统的点到点平行连接方式显然无法摆脱这种困境，因而基于串行通信传输的网络结构成为一种必然的选择。基于汽车底盘的电子化技术、线控技术的应用、汽车底盘的网络化技术成为必然。如何建立局域网将汽车底盘的各种电子设备的传感器、执行机构、ECU 的数据和信息通过一个总的 ECU 进行集中控制成为急需解决的问题。 六、结束语 总而言之，汽车底盘设计可以说关系到汽车整体的使用性能。因此，必须要严肃对待汽车底盘设计问题。 参考文献 1姚敏茹.螺纹联接防松技术的研究应用与发展.新技术新工艺，2014（6）：26. 2丁亚康.汽车底盘集成及其控制技术研究J.武汉理工大学，2015（1）：13-15.
