汽车底盘异响及特殊案例分析

摘　要：汽车底盘异响问题一直是汽车行业的难题，本文对汽车底盘异响的传统概念和机理进行了阐述，通过一个实例引入一个新的异响概念——微空间撞击异响，并对概念在产生机理、摩擦学上进行诠释，给出了问题的建议改进方案。

关键词：汽车底盘，异响，安全，表面粗糙度，微空间撞击异响

0 引言
     汽车故障是在一定条件下表现出来的，常见故障现象有性能异常、外观异常、作用异常、响声异常、气味异常、温度异常等。而汽车在行驶中，底盘异响故障时有发生。若不及时排除底盘异响故障,不但会造成经济上的损失,还有可能引发重大部件事故或给汽车用户造成人身伤亡事故。因此,若能根据异响的特征,及时找出发出异响的确切部位与原因,就能提前作出故障诊断,并及早加以排除。
1 传统汽车底盘异响概念
　　汽车底盘异响，是指汽车在行驶中从传动系、行驶系、转向系和制动系各总成部件或机构中发出的不正常噪声、响声及振动声。这是由于汽车部件磨损或损坏，连接松动及配件质量差或装配不当等引起的。
2 传统异响产生的机理
　　其实质就是两物体之间有相互的运动，进一步讲，就是物体的振动，以声波传播的形式。
3 微空间撞击异响
　　近期有一个故障案例，某轿车驱动轴异响问题引起了人们的普遍关注。问题通常只出现在手动挡车辆上，在车辆起步或紧急制动时出现，车身前部出现“咔、咔”的异响，随着行驶里程的增加，异响出现的频率越来越高，有时倒车或转弯也能出现。通过对底盘异响的初步检查，确认为驱动轴与前轮毂轴承连接处产生异响。此异响使我们联想到我们做的一个轴承压脱力试验。
     我们在做轴承压脱力试验时（图1），从轴承与轴承位结合处产生有节奏的“咔、咔”异响，此声音与驱动轴和法兰盘处发出的异响相同。

     轴承压脱力试验是一个缓慢的过程，轴承压出轴承位的移动不是连续的，而是分为若干个断续的瞬间小位移，发生一次小位移就产生一次异响。
     我们对轴承压脱力试验及驱动轴异响进行对比分析，发现共同点如下：

      通过案例对比，我们总结出一种异响概念：
      两个材质相近的部件相接触，如果在接触面上存在较大压力，当接触面上在外力作用下瞬间产生微小位移时，克服摩擦力作功，机械能转化为接触面材质分子的动能，分子运动加剧，在有限的接触面空间内相互撞击，产生异响，我们称之为微空间撞击异响。案例中异响的原因，简单地说，驱动轴（图2）就是将差速器的动力传递到驱动轮的一根传动轴，驱动轴的一端与差速器齿轮连接，另一端通过花键与轮毂法兰花键连接，配合存在间隙，驱动轴与轮毂法兰端面接触面积较小，当发动机动力通过离合器迅速传递至驱动轴，驱动轴与轮毂接触端面产生粘滞摩擦，从而产生微空间撞击异响。

4 微空间撞击异响的机理分析
       概念中摩擦是造成异响的主要因素，影响摩擦的因素很多, 表面粗糙度是其中很重要的因素之一,
       表面粗糙度主要是指加工中产生微观高低起伏的峰谷。
       摩擦可以认为是凸峰间微观结合和分离的过程。图3是单个凸峰的摩擦过程模型。

                                         
       在模型中, 宏观的摩擦力可以认为是各个微观接触的摩擦力的总和。图3（a）为产生摩擦力的第一阶段, 微观凸峰开始接触, 在接触的尖端部分有塑性变形产生, 同时也有刻槽作用产生。此外离开接触点较远处, 有弹性变形产生。图3（b）为接触的第二阶段, 接触点处产生了粘接, 形成粘接点。粘接点的形成原因, 同时包括机械力及分子力二个部分。图3（c）为第三阶段, 粘接点产生剪切, 使凸峰分离, 同时凸峰尖的弹性变形恢复,完成全部滑动摩擦过程。凸峰尖在恢复弹性变形时机械能转化为凸峰的分子振动，位移发生后摩擦副之间的凸峰相互撞击，产生异响。
5 微空间撞击异响解决方案
　　根据对异响产生原因的分析，此类故障的解决方案有两种：第一，采取措施消除摩擦副之间的位移；第二，改变摩擦副接触面的摩擦系数。改变摩擦系数的方法有很多。一种是不需要借助辅助介质，如改变接触面的表面粗糙度；当两个表面相互接触发生摩擦时，由于表面粗糙度的存在，实际在表面上只有很少的凸峰处于接触状态，接触点也是离散的，因此实际接触面积只是名义接触面积很小的一部分，施加的载荷主要由这些少量的凸峰所承担。当摩擦副其中的一个表面粗糙度发生改变，接触的凸峰也相应地发生变化，因此静摩擦系数也就随着表面粗糙度而发生变化。在相同的载荷作用下，当表面粗糙度大时，支承面积减小，真实接触面积降低，表面微凸体塑性变形量增加，粘着摩擦力增大即摩擦系数增大。二是借助辅助介质，增加中间介质，介质材料一般选用较柔软的耐磨材料。案例中的故障解决就是增加中间垫片，垫片表面涂覆抗磨涂层，尽可能减少了驱动轴与轮毂法兰之间的摩擦系数，从而有效地降低了异响出现的几率。
6 结束语
      经上所述，任何汽车故障都是具有一定规律的，只有抓住故障的规律，才能有效进行故障诊断并排除故障，提高汽车的使用性能和安全性能，来杜绝各类事故的发生，保护人们的生命财产安全，让汽车更好地全心全意地为我们服务。

参考文献：
[1]汽车工程手册5.底盘设计篇.日本自动车技术会编,中国汽车工程学会 组译/2010年12月/北京理工大学出版社.
[2]摩阻材料的研制及其静摩擦因数变化规律.盛选禹，雒建斌/ 1997/清华大学学报.
[3]材料的冲蚀磨损与微动暗损．李诗卓，董祥林/1987/机械工业出版社.