針對某型號微型貨車前輪距超差問題的分析與研究

宋文韜 王淑慧

上汽通用五菱汽車股份有限公司青島分公司 山東省青島市 266000

1 引言

筆者企業(yè)在對某型處于開發(fā)階段的微型貨車的主要尺寸進(jìn)行測量時(shí)，發(fā)現(xiàn)前輪距有低于設(shè)計(jì)范圍下限的問題。其設(shè)計(jì)前輪距為1386mm，參照相關(guān)國標(biāo)及《國家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會、公安部關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)車輛公告管理和注冊登記有關(guān)事項(xiàng)的通知(國經(jīng)貿(mào)產(chǎn)業(yè)[2002]768 號)》中的規(guī)定，汽車輪距的公差允許范圍為±1%，即該車型前輪距理論范圍是1372.14～1399.86mm。團(tuán)隊(duì)總計(jì)抽測該型車20 余臺，其中一臺前輪距1370mm，低于下限值；其余車輛測值均在1386mm 之下，未有超過。該車型前輪距計(jì)劃上報(bào)的公告值即為其理論值1386mm，輪距值不合格將影響車輛的注冊登記，因此亟待解決。

2 車型前懸架結(jié)構(gòu)

該型貨車前懸架為麥弗遜式獨(dú)立懸架，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為分段式，前軸與轉(zhuǎn)向節(jié)之間通過下控制臂相連（如圖1），是行業(yè)內(nèi)常見的布置結(jié)構(gòu)。該車型是在同平臺微型客車車身基礎(chǔ)上改制成貨車結(jié)構(gòu)，其前懸架結(jié)構(gòu)也繼承自客車車型，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)較成熟。

圖1 前懸架布置結(jié)構(gòu)（局部）

3 前輪距及其測量方式

按照國標(biāo)《GB/T 3730.3-1992 汽車和掛車的術(shù)語及其定義 車輛尺寸》和《GB/T 12673-2019 汽車主要尺寸測量方法》中的定義，前輪距是車輛兩前輪胎在地面上留下軌跡的中心線間的距離，見圖2。

圖2 GB/T 12673-2019 中關(guān)于車身尺寸的配圖（W101-1 為前輪距）

在《GB/T 12673-1990》中，要求應(yīng)在車輛載荷狀態(tài)處于空車狀態(tài)，即車輛處于整備質(zhì)量狀態(tài)時(shí)測量輪距，而《GB/T 12673-2019》中去掉了輪距測量時(shí)的車輛載荷要求。為保持一致性，本文所有輪距測值均是在車輛處于整備質(zhì)量狀態(tài)下測得。

4 故障車底盤三坐標(biāo)測量建模

為了快速找到實(shí)車與設(shè)計(jì)狀態(tài)的具體差異，團(tuán)隊(duì)使用了便攜式三坐標(biāo)對車輛底盤系統(tǒng)進(jìn)行測量建模，將實(shí)測得到的基礎(chǔ)模型與車型數(shù)模進(jìn)行比對，從而快速發(fā)現(xiàn)、識別了多個(gè)關(guān)鍵影響因素。模型整體對比如圖3、圖4 所示，圖中紅色基礎(chǔ)模型是實(shí)測狀態(tài)，灰色/綠色實(shí)體是數(shù)模狀態(tài)。

圖3 問題車測量模型與數(shù)模對比（局部）

圖4 問題車測量模型與數(shù)模對比（差異測量）

經(jīng)比對后發(fā)現(xiàn)，前軸上擺臂安裝孔位置合格，擺臂與前軸連接處狀態(tài)符合數(shù)模；控制臂、前減振支柱及轉(zhuǎn)向/制動部件、支撐桿桿體等的實(shí)測模型相對數(shù)模呈現(xiàn)下擺狀態(tài)，但將數(shù)模旋轉(zhuǎn)后可與實(shí)測模型重合，因此可排除前軸、控制臂、支撐桿、減振支柱及轉(zhuǎn)向部件等的尺寸及外形問題。

模型對比顯示，前懸掛減振支柱下端向下伸出長度比數(shù)模長約18mm，推動控制臂、支撐桿下擺，繼而帶動前懸及轉(zhuǎn)向部件向內(nèi)側(cè)擺動，在轉(zhuǎn)向節(jié)處內(nèi)擺約5mm。理論分析，前懸掛伸長量與前螺旋彈簧受力后的壓縮量直接相關(guān)，在車重不變的情況下，彈簧壓縮量越小，車輛落地前懸掛壓縮后的長度相對與理論狀態(tài)就越長，進(jìn)而導(dǎo)致輪距變小。因此問題初步鎖定為：除車架及部分支撐件尺寸超差外，車輛在整備質(zhì)量狀態(tài)時(shí)，前螺旋彈簧壓縮量不足，導(dǎo)致左右前懸及減振支柱向外的擺動角度未達(dá)理論狀態(tài)。

5 問題分析解決

針對三坐標(biāo)建模對比發(fā)現(xiàn)的問題點(diǎn)，團(tuán)隊(duì)在開展調(diào)查分析并開展若干驗(yàn)證，并制定控制措施。

5.1 支撐桿底座上的撐桿過孔位置超高

數(shù)模對比顯示支撐桿底座位置的撐桿軸線位置下偏4.4～4.9mm，抑制控制臂上擺，見圖5。分析為支撐桿底座上的支撐桿過孔位置下移導(dǎo)致。通過對支撐桿底座進(jìn)行單件三坐標(biāo)測量，證實(shí)支撐桿過孔高度超上限約4～5mm。

圖5 支撐桿底座過孔高度超高

團(tuán)隊(duì)隨后聯(lián)合供應(yīng)商對底座模具進(jìn)行修模，并將整改后的樣件再次進(jìn)行單件三坐標(biāo)測量，確認(rèn)整改后的零件過孔高度已達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

5.2 車架縱梁Z 向翹曲

支撐桿底座車身安裝支架實(shí)測高于數(shù)模1mm；實(shí)車縱梁高于支撐桿底座車身安裝支架，有約2mm 段差，以上兩點(diǎn)說明前車架縱梁向上翹曲約3mm，見圖6。

圖6 前車架縱梁Z 向翹曲

5.3 對前螺旋彈簧的相關(guān)分析

在將支撐桿底座與前車架相關(guān)問題點(diǎn)整改完成后，團(tuán)隊(duì)抽測8 臺車，仍有一臺前輪距值為1370.5mm，低于下限。團(tuán)隊(duì)繼續(xù)對前螺旋彈簧的相關(guān)影響因素展開分析確認(rèn)。

Nogueira等研究了5種基于賴氨酸的陰離子型AAS[134]，它們彼此的差別在于具有不同的反離子，測試了其在不同pH范圍、濃度以及潛伏期的情況下對細(xì)胞膜的破壞能力。為達(dá)到該目的，他們使用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的溶血試驗(yàn)用來當(dāng)作核內(nèi)體的膜（endosomal membrane）的模型。結(jié)果證實(shí)了這些表面活性劑在核內(nèi)體的pH范圍內(nèi)具有pH敏感的溶血活性以及更好的動力學(xué)。

將彈簧從自由高度壓縮到定高度H（等同于空載時(shí)彈簧理論剩余量）時(shí)所需的負(fù)荷力定義為P 值，給定合格范圍，對P 值在合格范圍中值以上的彈簧做青色標(biāo)記（負(fù)荷力大），中值以下的做白色標(biāo)記（負(fù)荷力?。?，以此給彈簧分組。理論和實(shí)測證明，裝青標(biāo)組彈簧的車輛，其前輪距要明顯小于白標(biāo)組。

5.3.1 分供方的影響及差異分析

前螺旋彈簧有兩家分供方，對前輪距有顯著影響，如圖7 所示，A、B 為兩家分供方，每家彈簧均分白標(biāo)/青標(biāo)兩組，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，配白標(biāo)彈簧的車輛前輪距大于青標(biāo)彈簧，且A 分供方的彈簧裝車后的前輪距明顯大于裝B 分供方彈簧的車輛。

圖7 兩家分供方前螺旋彈簧裝車試驗(yàn)

團(tuán)隊(duì)對A、B 分供方的前彈簧開展對比分析，發(fā)現(xiàn)B 彈簧在空載負(fù)荷時(shí)比A 彈簧多出一沿直徑方向的150N 分力，從前懸架結(jié)構(gòu)上分析，此分力增加了對輪胎的側(cè)向壓力，造成輪胎外傾角增大，從而使輪距變小，如圖8。進(jìn)一步對兩家彈簧及生產(chǎn)檢驗(yàn)過程進(jìn)行比對，發(fā)現(xiàn)以下問題：

圖8 徑向力影響示意圖

①彈簧檢測工裝與設(shè)計(jì)要求不符：檢測工裝缺少減震器上下彈簧支座仿形，檢測過程負(fù)荷力加載方向與彈簧理論工作軸心不同軸，影響檢測結(jié)果準(zhǔn)確性，如圖9。

圖9 彈簧檢測工裝不合理

②彈簧自由高度公差設(shè)置不合理：圖紙中未注明彈簧自由高度公差要求。供應(yīng)商自行增加±3mm 的公差要求，導(dǎo)致部分零件出現(xiàn)力值超標(biāo)。

5.3.2 數(shù)模與圖紙的差異

在將前述相關(guān)問題點(diǎn)整改完成后，團(tuán)隊(duì)再次測量前輪距值，測量結(jié)果全部在設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)，但仍處于中值1386mm 之下，如圖10。團(tuán)隊(duì)遂對該車型前輪距理論值進(jìn)行設(shè)計(jì)校核。在校核時(shí)發(fā)現(xiàn)，前彈簧在負(fù)荷力達(dá)到P值時(shí)的剩余高度H 值實(shí)測值符合圖紙要求，但不符合數(shù)模尺寸，確認(rèn)發(fā)現(xiàn)前彈簧H 值尺寸數(shù)模比圖紙短13mm，即數(shù)模狀態(tài)的前彈簧壓縮量比設(shè)計(jì)要求多，輪胎外擺過大，導(dǎo)致數(shù)模狀態(tài)下的前輪距測值過大，不符合理論設(shè)計(jì)狀態(tài)，也就是說，實(shí)際設(shè)計(jì)狀態(tài)下的前輪距理論值無法達(dá)到1386mm。

圖10 改進(jìn)后前螺旋彈簧裝車試驗(yàn)

綜上，團(tuán)隊(duì)結(jié)合最新校核的數(shù)據(jù)，將該車型前輪距理論值修正為1378mm，合格范圍1364.22mm～1391.78mm，并同步更新公告參數(shù)值。

6 總結(jié)

團(tuán)隊(duì)在處理本次問題過程中雖然發(fā)現(xiàn)了部分零部件的不合格因素，但主要原因仍是設(shè)計(jì)布置階段的校核出現(xiàn)了偏差，而汽車的輪距、外廓尺寸等是公告中的重要參數(shù)，這提示我們需要從設(shè)計(jì)開發(fā)到生產(chǎn)監(jiān)控的各個(gè)環(huán)節(jié)均予以認(rèn)真對待。