Internal Combustion Engine &Parts
0引言
面对当前社会石化资源紧张和日趋严峻的环境问题，汽车电动化是实现节能减排和环境保护的重要途径[1]。与传统燃油车相比，纯电动汽车具有传动效率高、污染少及操作顺畅等优势，是我国汽车行业重要转型方向，也是实现汽车技术弯道超车的关键途径[2]。当前，介于动力电池成本高昂及续航里程问题，A00级纯电动汽车具有车身小、停车方便与价格较低等特点，牌照不受限制和不限号等优点，是国内大城市市内上下班通勤的首选车辆。五连杆式非独立后悬架系统因其结构简单，质量稳定及价格便宜等特点在A00级纯电动汽车上得到广泛使用[3]。后拖曳臂是
五连杆非独立悬架系统中的关键组成件，其性能决定车辆行驶的稳定性与安全性。
针对某A00级纯电动汽车开发过程中的道路试验环节，试验总里程为45000km ，在32000km 完成试验里程的71.1%时2台车的后拖曳臂均出现与后轴安装的衬套发生开裂现象，开裂主要表现在橡胶脱落、衬套阻尼孔区域的局部开裂和内管处橡胶开裂等。本文采用因素分析法从衬套生产工艺各个过程的控制环节、设计及使用情况等因素分别逐一进行详细分析，以确定后拖曳臂衬套开裂损坏的原因，为后拖曳臂衬套的设计及加工工艺的制定提供一定的参考。 ——————————————————————
—作者简介：张勇（1976-），男，湖北黄石人，工程师，主要从事底盘
悬架系统、制动系统等设计工作。纯电动车后拖曳臂衬套开裂分析
Analysis the Cracking Failure of Rear Trailing Arm Bushing of Battery Electric Vehicle
絮凝沉淀池张勇ZHANG Yong
（江西昌河汽车有限责任公司，景德镇333002）
（Jiangxi Changhe Automobile Co.，Ltd.，Jingdezhen 333002，China ）
运行网
摘要：针对某A00级纯电动汽车道路试验中后拖曳臂衬套开裂问题，开裂现象表现为内管橡胶脱落、衬套阻尼孔区域局部开裂
和内管处橡胶开裂等。本文采用因素分析法从衬套生产工艺各个过程的控制环节、设计及使用情况等因素分别逐一进行详细分析，以确定后拖曳臂衬套开裂损坏的原因。分析结果表明：后拖曳臂衬套脱胶原因是抛丸机参数调整不当，抛丸时间不足导致衬套内管表面粗糙度偏小；衬套阻尼孔区域局部开裂原因是阻尼孔拐角结构设计不合理；内管处橡胶开裂原因是涂胶中因操作不当引起橡胶表面擦痕，在外力作用下发生开裂，进而形成巨大的撕裂口。 Abstract:The rear trailing arm bushing of A00battery electric was cracking failure in the road test.And the cracking failure phenomenon was rubber falling,partial cracking in the damping hole area of bushing and rubber cracking in the inner pipe.In this paper,the factors analysis method was used to analyze the control factors,design and application of the bushing process.It was order to determine the causes of the cracking and damage of the trailing arm bushing.The results show that the reason of degumming of rear trailing arm is the parameters of shot blasting machine.The parameters are not adjusted properly.And the insufficient shot blasting time can case the small surface roughness.The reason of partial cracking of bush damping hole is unreasonable corner structure design of damping hole.The reason of rubber cracking in the inner tube is the scratch mark on the rubber surface caused by improper operation.The cracking of rear trailing arm bushing occurs under the action of external force.And it creates a huge tear.
关键词：纯电动汽车；后拖曳臂衬套；开裂；因素分析法
Key words:battery electric vehicle ;rear trailing arm bushing ;cracking failure ;factor
analysis
图10凸轮轴断
裂示意图
图9部件密封不严示意图
零部件破损，是导致试验中断的一个重要原因，体现
了部件的不合格性，需要高度重视。图10为凸轮轴断裂案
例，发动机表现为发出剧烈噪音，且不能正常提供动力。经拆检分析认为零部件加工锻造工艺不合格，材质不达标，极大削弱了零部件牢靠性，需要对所有相同批次发动机机型进行核查。参考文献:
[1]刘庆，侯献君，李菁元.欧5/6轻型车耐久性试验研究[J].武
汉理工大学学报（信息与管理工程版），2012（6）.
[2]王建昕，帅石金.汽车发动机原理[M].北京：清华大学出版
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社，2011.[3]陈景华.发动机汽缸垫烧损原因与排除方法[N].山西科技报，2001.[4]GB/T 19055-2003，汽车发动机可靠性试验方法[S].
[5]廖明明，林伟键.发动机台架试验浅析[J].装备制造技术，
2010（4）：167-169.
1问题描述
2台A00级纯电动汽车的整车道路试验车后拖曳臂拆换下来后，对后拖曳臂进行检查，发现4件拖曳臂与后轴安装的衬套均出现不同程度的开裂现象，具体开裂形式如图1所示。由图1可知，试验后的衬套
开裂主要表现为内管橡胶脱落、阻尼孔处橡胶开裂和橡胶表面裂纹等现象。因此，对后拖曳臂衬套开裂失效分析，有助于快速解决开发过程中的零件设计与质量问题。
工程车辆（a ）内管橡胶脱落（b ）阻尼孔处橡胶开裂（c ）橡胶表面裂纹
图1衬套开裂现
象
2原因分析
余热制冷
后拖曳臂与后轴安装点衬套在生产加工工程中工序主要是骨架前处理（抛丸、磷化）、喷胶、硫化、后处理四个过程[4-5]。抛丸目的是除去骨架表面的锈迹、油污等影响粘接的因素，提高骨架的粗糙度，增加橡胶和金属骨架的接触面积，使粘接更加牢固。骨架表面磷化目的是增加工序间产品的防锈能力。骨架表面磷化不良，直接会导致工件表面生锈，直接影响粘接性能。而磷化不良主要是由于磷化生产线上各槽液指标异常所致，从磷化工序测试记录来看，整个过程没有问题，产品表观质量良好。骨架表面喷胶目的是增加橡胶材料与金属材料之间的一个双向粘接层，保证橡胶材料与金属骨架之间的良好粘接。胶粘剂与金属骨架和橡胶材料之间的粘接是通过形成化学键来实现的。要达到二者的良好粘接，喷胶厚度必须控制：喷胶厚度太小，胶粘剂与金属骨架，胶粘剂与橡胶材料之间形成的化学键数量有限，导致粘接强度下降；喷胶厚度太大，虽然橡胶与胶粘剂、胶粘剂与金属骨架之间的化学键数量足够，但是胶粘剂本身的强度又相对较低，达不到剥离强度要求，也会导致橡胶与金属骨架分离。硫化过程目的是将橡胶材料与骨架在模具中成型并固化下来，将橡胶与骨架粘接在一起。该过程中，影响粘接的主要是压力，压力不够，橡胶与骨架粘接面的正压力不够，会导致粘接强度降低；根据硫化记录来看，压力正常。温度和时间是两个相互影响的硫化因素，二者影响到橡胶的硫化程度，换句话说影响的是橡胶本身的强度、伸长等物理机械性能[6]。后处理目的是防止故障件/风险件流入到顾客处。
2.1内管橡胶脱落分析
对衬套的生产过程进行检查，发现内管磷化、胶粘剂涂抹、硫化、后处理等过程均没有异常，而故障件脱胶部位的内管表面没有任何胶体残留，最大的可能性是抛丸处理过程中内管表面粗糙度不够导致胶粘剂与内管接触面积不足，粘接强度偏弱，长时间使用过程中引起橡胶脱落。通过抛丸机的机修维护检查后未发现有故障存在，可排除由于设备故障导致粗糙度不够的情况；现使用抛丸用的钢丸材质为直径0.6mm 的棕刚玉，不存在抛丸材料不当影响粗糙度的情况；在经过排查后发现为抛丸机参数调整不当，抛丸时间不足导致的内管表面粗糙度不足情况，导致内管橡胶脱落。可通过调整抛丸机参数确保内管表面粗糙
度符合设计要求，及调整胶料配方，强化衬套的物理性能。
2.2阻尼孔处橡胶开裂分析根据对故障件观察可知，衬套开裂位置为阻尼孔处橡胶局部开裂，且发现开裂口为路试后期。通过老化试验和台架试验已确定老化性能合格，其开裂主要原因为橡胶材质在某些应力集中点受力反复作用导致开裂。阻尼孔过渡位置设计安全系数不够，如图2所示。在受力状态下，橡胶部位变形，局部位置形成尖角，形成结构薄弱点。阻尼孔拐角处模具加工不一致，圆滑过渡处存在不光滑，导致局部位置在受力状态下变形出现尖角。可通过优化阻尼孔拐角结构，提高衬套的疲劳耐久寿命，解决拐角处开裂问题。
图2衬套局部
示意图
2.3橡胶表面微裂纹分析
通过分析路试车后拖曳臂故障件，可发现故障件衬套表面有部分区域出现细微裂纹及破口，较为集中在靠近外管/内管的部位，且其余部位未出现橡胶老化现象特有的大范围龟裂现象。通过对同批衬套及生产现场考察分析，推测出现裂纹原因为在去除衬套内管/外管上在生产过程中残留的胶皮胶料时由于操作失误，导致钢丝砂轮将衬套橡胶部位外表面砂伤，砂伤部位在力的作用及长时间使用下逐渐串联开裂。可将加强对衬套内管涂胶的工艺检查，对每批次衬套进行定量抽检；对工人进行操作培训等措施可有效的解决此类拖曳臂衬套开裂问题。
3结论
①后拖曳臂衬套脱胶原因是抛丸机参数调整不当，抛丸时间不足导致衬套内管表面粗糙度偏小；衬套阻尼孔区域局部开裂原因是阻尼孔拐角结构设计不合理；内管处橡胶开裂原因是涂胶中因操作不当引起橡胶表面擦痕，外力作用下发生开裂，进而形成巨大的撕裂口。
②调整抛丸机参数，优化阻尼孔拐角结构，调整胶料配方，强化衬套的物理性能，加强对衬套内管涂胶的工艺检查等措施可有效的解决此类拖曳臂衬套开裂问题。
参考文献院
[1]李贺.中国纯电动汽车产业发展对策研究[D].中国海洋大学，2015.
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[3]辛运，赵亮.关于汽车五连杆悬架结构优化设计[J].计算机仿真，2016，33（10）：119-123，402.
[4]方晖.横向推力杆衬套脱出原因研究[J].内燃机与配件，2018（21）：33-34.弹簧包
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[6]魏志刚，朱雪冰，陈效华，张李侠.汽车控制臂后衬套台架试验疲劳寿命分析[J].机械工程学报，2016，52（12）：81-89.
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