2024年3月12日发(作者：qq自动回复可以续火花吗)

汽车电气一机械喇叭常见失效模式分析及改进　

张彬彬　（上海通用汽车有限公司，上海２０１２０６）　

【摘要】　根据多年从事喇叭质量工作的经验总结，对近５０００个喇叭的拆解分析以及大量的整车试验验　

证，汇总分析了９种机械喇叭常见失效模式，并对每种失效模式的改进方法予以总结。以喇叭膜片裂失效为例　

介绍问题分析过程，提供了售后质量分析和改进的思路，并提出和推广了喇叭整车安装模态的概念。　

【Ａｂｓｔｒａｃｔ】　Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｆｅｗ　ｙｅａｒｓ’ｗｏｒｋｉｎｇ　ｅｘｐｅｉｒｅｎｃｅ　ａｎｄ　ａｌｍｏｓｔ　５０００　ｈｏｒｎｓ’ｔｅａｒｄｏｗｎ　ａ．　

ｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　ｌｏｔｓ　ｏｆ　ｖｅｈｉｃｌｅ　ｔｅｓｔｓ，９　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｈｏｒｎ　ｆａｉｌｕｒｅ　ｍｏｄｅｓ　ａｒｅ　ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ，ａｎｄ　ｔｈｅｎ　ｔｈｅｉｒ　ｉｍ—　

ｐｒｏｖｅｍｅｎｔ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ａｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ　ａｕｔｈｏｒ　ｇｉｖｅｓ　ａｎ　ｅｘａｍｐｌｅ：ｈｏｒｎ　ｄｉａｐｈｒａｇｍ　ｂｒｏｋｅｎ　ｔｏ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅ　

ｉｓｓｕｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｐｒｏｃｅｓｓ．Ｔｈｅ　ｗａｒｒａｎｔｙ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ　ｔｈｏｕｇｈｔｓ　ｉｓ　ｓｕｇｇｅｓｔｅｄ　ａｎｄ　ｈｏｒｎ　ｍｏｕｎｔｉｎｇ　

ｍｏｄｅ　ｉｓ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄ　ａｎｄ　ｐｕｓｈｅｄ　ｔｏ　ａｄｏｐｔ　ｉｎ　ｖｅｈｉｃｌｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｓｔａｇｅ．　

【关键词】　电气一机械喇叭汽车失效模式　

ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７－４５５４．２０１２．０８．１２　

０　引言　

汽车喇叭是一个产生声音的装置，警告车辆　

前或车辆附近的人群，或报告在车辆上或车辆内　

１　定义与工作原理　

１．１喇叭的定义及分类　

作为一个整体零件，喇叭也可以包括支架。　

发生的某些事情，主要供交通工具作行车安全警　

告之用。电气一机械喇叭（通常称为机械喇叭）由　

于结构简单、价格便宜等优点成为汽车喇叭常见　

形式。　

每台车辆可能有一个以上喇叭。多元喇叭的各单　

元只有一个共同支架时，各单元既要符合每个喇　

叭的要求，也要符合作为一个喇叭总成的要求。　

机械喇叭按外形通常分为盆形喇叭和蜗牛喇叭。　

机械喇叭的失效模式比较集中，以膜片碎裂　

和触点失效为主，约占所有失效案例的７０％左右，　

在改进方向和方法上有一定的导向性；但售后车　

盆形喇叭通过使用附加于膜片的金属盘发声的喇　

叭。蜗牛喇叭为膜片在有气流的空间内工作，膜　

片振动发声的喇叭。该空间通常具有迷宫或弯曲　

结构，直径与膜片的尺寸相同。　

１．２电气一机械喇叭的工作原理　

辆的喇叭失效并非仅仅由喇叭本体故障导致，与　

整车的安装位置、振动模态分布、整车电源系统都　

有关系，是一个复杂的系统工程。　

电气一机械喇叭由磁驱动膜片构成，通过运　

收稿１３期：２０１２一Ｏ１—０９　

・

４４・　

上海汽车２０１２．０８　

动膜片，促动电触头产生振荡。两种喇叭的结构　

分别如图１、２所示。　

图１　电气一机械盆形喇叭结构图　

插片座部　

螺母　

底　

避振片　

国标铝铆　

印板部件　

紧　

线圈部件　

静铁　

动铁芯　

膜　

垫片　

兰　

扬声筒　

图２　电气一机械蜗牛喇叭结构图　

电气一机械喇叭主要由触点系统部件、励磁　

线圈部件、底盘部件、膜片振动系统部件和扬声筒　

部件等组成。其工作原理是：合上开关，电流经触　

点通过线圈，线圈产生磁力吸下动铁芯强制膜片　

移动，动铁芯移动使触点断开，电流中断磁力消　

失，膜片在本身的弹性和弹簧片作用下又同动铁　

芯一起恢复原位，触点闭合电路接通，电流再通过　

触点流经线圈产生磁力，重复上述动作。如此反　

复循环，直到断电为止，膜片系统的振动产生声　

波，这种声波在扬声筒声道中传播、放大，产生具　

有一定声压级的声响。　

２　主要失效模式及相应改进措施　

通过对上海通用各系列车型近５　０００例失效　

喇叭的汇总分析，可以得出机械喇叭的主要失效　

上海汽车２０１２．０８　

模式如表１所示。　

表１机械喇叭主要失效模式汇总表　

失效模式　原因分析　改进建议　

膜片裂　详见２．１节　

触点失效　详见２．２节　

线圈烧　详见２．３节　

在振动状态下，喇叭线　更改线圈绕线方式或更　

线圈断裂　圈末段松弛，振动幅度　改线圈与钢皮接触方式　

增大，造成断裂　使线圈受力均匀　

在扬声筒上增加排水　

口；根据装车位置确定　

前腔进水　正确的喇叭外形，确保　

出水口在最低位，并选　

进水　择适当的喇叭装车位置　

和装车方式　

采用透气孔并用透气膜　

后腔进水　覆盖，确定合适的整车　

安装位置和装车方式，　

确保出水口在最低位　

磨损不同步　触点材料比绝缘片磨损　改善动铁芯制成工艺，　

快　减少与绝缘片打击面　

周边反射的声波叠加在　改变喇叭支架形状或重　

共振　喇叭的音筒上产生　量如在支架上加毛毡来　

改变喇叭自身固有频率　

接插件失效　喇叭声音低，内部电流　修整喇叭接插件注塑　

过大　

高原失效　前后腔气压不均衡，造　前后腔气压均衡后声音　

高原地区气压低，喇叭　

成起鸣频率失调　可恢复正常　

２．１膜片裂　

膜片裂是电气一机械喇叭尤其是盆形喇叭最　

主要的失效模式。包括膜片成型处碎裂、裂纹从　

应力集中处产生、膜片挤压等３种失效情况。膜　

片裂纹在膜片成型折弯处碎裂原因是膜片成型后　

折弯处或变形处应力集中导致。建议消除膜片组　

件加工过程对膜片工作稳定性的影响，对膜片组　

件铆接设备进行维护保养；裂纹从应力集中处产　

生是因为静铁芯与膜片铆接后受力不均，建议改　

进动铁芯的制造工艺，提高动铁芯与膜片接触面　

尺寸一致性，改善铆接受力状态；膜片挤压失效是　

由于动铁芯的不同心，造成膜片在工作时遭受线　

圈骨架侧向挤压，从而导致膜片碎裂，建议调整冷　

挤压铁芯模具，提高零件一致性。　

２．２触点失效　

触点失效表现形式多样，易于混淆。更清晰　

地描述各失效表现，有助于问题解决。图３为各　

・

４５・　

失效位置。　

车削　

改进前　

改进厉　

冷镦　

图３机械喇叭触点失效位置图　

图５触点柄失效工艺改进建议　

针对触点碎裂，可通过如图４所示的树状图　

逐层分析确认触点碎裂的具体原因。　

２．３线圈烧　

喇叭线圈烧蚀的原因可能是多方面的，解决　

Ｉ触点碎裂ｌ　，　

该类问题时需从线圈烧失效现象的相关因素、喇　

叭自身故障以及不同车型之间差异等３个方向来　

触点强度差　Ｉ负载大Ｉ　

分析。从现象本身来调查，通常包括如图６所示　

●　●　

点原材料强度１　温度高　Ｉ触点接触面积小Ｉ　１触点位移量大　

的几方面。　

＿Ｊ＿　ｌ　Ｊ［　ｌ　ｌ　上　

从喇叭自身故障原因方面来分析，通常包括　

原　材　喇　触　

材　

料　

料　触　

如图７所示的原因。　

金　

环　

境　

叭　

连　点　

点　

接　气　

纯　相　温　续　位　触　隙　

线圈烧故障在不同车型表现有差异，通常需　

结　度　工　移　面　太　

度　不　小　

对比不同车型差异进行调查分析。通过以上调查　

构　作　Ⅲ　

工　王　’　啶　工　

点，逐步分析确认问题根本原因并通过相关试验　

晶粒　铆　Ｅ盘ｊ　

验证来解决该失效。　

度分　接　组件　用　片　且　

析　压　初始　中　＃尺　

力　位置　一　一致ｉ生　

．　

３　电气一机械喇叭膜片裂案例分析　

图４触电碎裂失效树状图分析法　

针对触点柄失效，除增加触点柄剪切强度检　Ａ车和Ｂ车喇叭是在某喇叭制造厂共线生产　

验和抗拉强度检验外，可对触点柄的制作工艺进　的电气一机械盆形喇叭，其本体的结构、尺寸完全　

行改进，其过程如图５所示。　

相同，但售后数据表现差异显著。Ｂ车的１２ＭＩＳ　

工艺改进后减小了加工时材料变形量，减小　（使用时间）ＩＰＴＶ（每千辆车故障率）是Ａ车的６　

对材料的损伤。取消切削工艺，消除了切削工艺　

～

７倍，Ｂ车平均水平在１１０左右，而Ａ车表现仅　

切断晶相纤维的可能性，从而提高触点机械性能。　

在１５。为解决Ｂ车喇叭失效率高的问题，喇叭制　

喇叭线圈烧相关因素　

分析调查验证　

ｌ　

ｌ　Ｉ　』　』　』　Ｊ　

图６喇叭线圈烧相关因素　

・

４６・　

上海汽车２０１２．０８　

（１）针对已调查出的差异，进一步寻找出问题　

关键点：　

（ａ）喇叭本体性能：两种车型，各６对喇叭，均　

通过ＣＥＲＴ　１０万次试验。　

（ｂ）喇叭膜片材料抗拉强度（单位，ＭＰａ）：　

低音膜片（Ａ车）８０２，８０５，８０３　

低音膜片（Ｂ车）７９１，７８８，７９０　

高音膜片（Ａ车）７９７，７９７，８０１　

高音膜片（Ｂ车）７８７，７８６，７８２　

标准：针对未电镀的膜片材料，７５０—８５０　ＭＰａ　

在本试验中所有材料的选用都和产品件相　

同，都已有电镀。试验数据表明，Ａ车喇叭膜片的　

抗拉强度更接近中心值，抗拉强度较Ｂ车好，Ｂ车　

喇叭易发生膜片裂失效。　

（Ｃ）整车级喇叭振动模态分析，如表２所示。　

表２　Ａ车／Ｂ车喇叭振动模态分析表　

试验方案　测试结果　

ＣＡＥ计算喇叭安　Ｂ车　Ａ车　

装振动模态分析　安装频率／Ｈｚ　４５．４　４９．８　

振动加速度　Ｌ：１．７１　Ｌ：０．９５８　

（柏油路）／（ｍ／ｓ　）　／Ｒ：１．２６　／Ｒ：１．３４　

车型对比　整车振动　振动加速度　Ｌ：６．３２　Ｌ：４．３４　

（ＢＸ／Ａ车）　模拟分析　（Ｊ￥￣）／（ｍ／ｓ　）　／Ｒ：５．６９　／Ｒ：４．７５　

振动加速度　Ｌ：２．１７　Ｌ：１．３１　

（混凝土路面）／（ｒｎ／ｓ　）　／Ｒ：２．１４　／Ｒ：１．８３　

喇叭安装位置　振动测试／Ｈｚ　Ｌ：３８．４４　Ｌ：３７．０５　

的振动模态分析　／Ｒ：３４．９６　／Ｒ：３８．９７　

试验数据表明：Ｂ车喇叭的振动频率更接近　

整车的共振频率，易发生膜片碎失效。　

（２）针对调查出的问题关键点，确认解决方向　

通过以上调查分析，制定问题解决的工作方　

向为：通过增加Ｂ车避振片个数以增加喇叭的固　

有频率以及采用Ａ车喇叭本体来提高膜片本身的　

抗压强度。　

如图ｌ０所示，售后ＩＰＴＶ数据表明措施有效，　

１２个月ＩＰＴＶ从１１０降低到６５，且膜片碎失效降　

低至０。证明措施有效应予以推广，后形成最佳实　

践“喇叭的安装频率应大于３０　Ｈｚ”。　

・

４８・　

Ａ　

１ｏ‘　

ｔ“。　

Ｓ　

断点后Ｂ车喇叭失效模式分布　

断　

２％　下触点柄断　

８％　

图１０　Ｂ车改善后ＩＰＴＶ数据及失效模式分布　

４　结语　

本文从电气一机械喇叭的基本概念人手，按　

外形差异将电气一机械喇叭分为电气一机械盆形　

和电气一机械蜗牛喇叭两种形式，简单介绍其工　

作原理、性能要求主要失效模式以及改进方法等；　

并以Ａ车、Ｂ车喇叭膜片裂失效案例分析人手，提　

供售后质量分析和改进的思路，并提出和推广喇　

叭整车安装模态的概念。　

参考文献　

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上海汽车２０１２．０８