某載貨車轉(zhuǎn)向回正性差的分析及優(yōu)化

劉聰，李海蛟

（安徽江淮汽車集團(tuán)有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

某載貨車轉(zhuǎn)向回正性差的分析及優(yōu)化

劉聰，李海蛟

（安徽江淮汽車集團(tuán)有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

文章根據(jù)某載貨車轉(zhuǎn)向回正性試驗測試結(jié)果，對轉(zhuǎn)向回正性差的問題進(jìn)行了問題原因的分析，在諸多因素中找出了前橋阻滯力矩大、主銷后傾角小兩個主要問題原因，制定針對性的優(yōu)化設(shè)計方案。問題整改完成后進(jìn)一步進(jìn)行試驗驗證，驗證結(jié)果達(dá)到了滿意的效果。

轉(zhuǎn)向回正性；原因分析；設(shè)計優(yōu)化

CLC NO.:U462.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)15-22-03

前言

隨著汽車技術(shù)進(jìn)一步的發(fā)展，對汽車的操縱穩(wěn)定性也相應(yīng)的提出了更高的要求，操縱穩(wěn)定性是在駕駛者不感到過分緊張、疲勞的條件下、汽車能遵循駕駛者通過轉(zhuǎn)向系及轉(zhuǎn)向半徑給定的方向行駛，且遇到外界干擾時，汽車能抵抗干擾而保持穩(wěn)定性行駛的能力。轉(zhuǎn)向回正性是操縱穩(wěn)定性中重要的指標(biāo)，關(guān)系到駕駛?cè)藛T駕駛舒適性、方便性、安全性等，國家有明確的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對其進(jìn)行要求和評價。在實際汽車產(chǎn)品開發(fā)過程中，我們會常遇到轉(zhuǎn)向回正性不好的問題。本文結(jié)合謀載貨車轉(zhuǎn)向回正性測試結(jié)果，針對回正性差的問題進(jìn)行了詳細(xì)分析，羅列出諸多的因素，采用排除法確認(rèn)導(dǎo)致問題的主要因素，制定出設(shè)計優(yōu)化方案，進(jìn)一步通過試驗驗證，對試驗結(jié)果進(jìn)行總結(jié)評價，最終達(dá)到理想的試驗結(jié)果。

表1 車型基本參數(shù)

1 轉(zhuǎn)向回正性首次試驗結(jié)果

表2 回正性試驗數(shù)據(jù)

某載貨車基本參數(shù)如表1所示，該車按照汽車操縱穩(wěn)定性回正試驗標(biāo)準(zhǔn)GB/T6323進(jìn)行轉(zhuǎn)向回正性試驗，試驗結(jié)果評價標(biāo)準(zhǔn)QC/T480，推薦要求得分≥60分。在調(diào)試時，主觀評價顯示轉(zhuǎn)向盤回正慢，回正角度小，必須時刻操縱轉(zhuǎn)向盤，屬于不能接受范圍。試驗結(jié)果如表2所示，該車轉(zhuǎn)向回正性實驗總得分為43.5，不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

2 回正性差原因分析

可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)向回正性差的原因主要有輪端回正動力不足和轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)阻力大兩個方面。圍繞這兩個方面進(jìn)行分層展開，分析問題的因素，如表3所示：

表3 問題因素分析表

2.1 前輪定位參數(shù)

影響轉(zhuǎn)向回正性的前輪定位參數(shù)主要有主銷后傾角跟主銷內(nèi)傾角。根據(jù)設(shè)計基準(zhǔn)跟理論計算，本臺車?yán)碚撝麂N后傾角2.5°。前橋內(nèi)傾角目前國內(nèi)主要有3°、6°、7°三種設(shè)計，內(nèi)傾角增大，有利于提升回正性。四缸機(jī)前橋主銷內(nèi)傾角理論設(shè)計值7°±15′。本臺車通過四輪定位測試臺測試四輪定位參數(shù)，如表4所示。

表4 四輪定位測試結(jié)果

通過上表測試數(shù)據(jù)可知，主銷內(nèi)傾角與理論值偏差很小，滿足設(shè)計要求。而主銷后傾角實際值偏小與理論值偏差較大，是影響回正性的重要因素。

2.2 轉(zhuǎn)向管柱轉(zhuǎn)動力矩

轉(zhuǎn)向管柱轉(zhuǎn)動力矩偏大車輪回正的阻力就會偏大，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)要求轉(zhuǎn)向管柱空載轉(zhuǎn)動力矩≤0.3N.m，啟動力矩≤0.6N.m。通過臺架試驗，對該車管柱一些主要性能參數(shù)進(jìn)行試驗測試，測得數(shù)據(jù)如表5所示：

表5 管柱主要性能參數(shù)測試結(jié)果

試驗結(jié)果顯示該車轉(zhuǎn)向管柱滿足要求，固轉(zhuǎn)向管柱轉(zhuǎn)動力矩偏大不是影響該車回正性的主要因素。

2.3 轉(zhuǎn)向器回正能力

按照QC/T529轉(zhuǎn)向器標(biāo)準(zhǔn)要求，在轉(zhuǎn)向器輸出端加載最大輸出力6%的載荷，分別測出轉(zhuǎn)向垂臂從兩個極端到中間

的時間≤3S。經(jīng)試驗臺測試，轉(zhuǎn)向器回正時間為1.9S,滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，所以轉(zhuǎn)向器回正能力不作為主要因素考慮。

2.4 直拉桿球頭擺動阻力矩

直拉桿球銷擺動和轉(zhuǎn)動力矩越小拉桿的擺動阻力越小，但是力矩小球銷與球座的間隙會越大，會導(dǎo)致轉(zhuǎn)向間隙大，加快直拉桿的松曠和損壞。按照直拉桿的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)要求:球銷旋轉(zhuǎn)力矩1.5-6N.m，球銷擺動力矩1.5-6N.m。

經(jīng)過臺架試驗測得如下數(shù)據(jù)：

表6 直拉桿球頭參數(shù)測量

2.5 前橋輪端轉(zhuǎn)動阻力矩

前橋輪端轉(zhuǎn)動阻力是整個轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)中阻力中較大的部分，目前對前橋輪端的轉(zhuǎn)動阻力大小沒有明確的標(biāo)準(zhǔn)要求，前橋輪端阻力越大對前橋回正影響越大。通過實際測量與兩家同級別優(yōu)秀產(chǎn)品前橋一及前橋二進(jìn)行參數(shù)對比。

表7 前橋阻力矩對比表

通過對比數(shù)據(jù)可知，本車前橋與對比前橋的啟動力相差是比較大的，

2.6 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)干涉校核

設(shè)計要求運動部件無干涉、運動平穩(wěn)、無卡滯，直拉桿與輪胎間隙、與減振器間隙、垂臂與轉(zhuǎn)向器支架等存在足夠的間隙余量。運用CATIA軟件將轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)零部件裝配到一起，DMU模塊進(jìn)行運動仿真分析，校核運動干涉及零部件的間隙大小。經(jīng)仿真分析轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)零部件不存在干涉問題。

3 設(shè)計優(yōu)化方案

通過上述諸多因素的分析，最終確定前橋阻滯力矩大、主銷后傾角小是導(dǎo)致轉(zhuǎn)向回正性差的主要因素，并針對此進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化。

3.1 前橋轉(zhuǎn)動阻力矩提升方案

減小輪端阻力就矩是減小各個活動件的摩擦力，啟動力目標(biāo)控制在120N以下，通過以下四個方面進(jìn)行提升：

1）增加轉(zhuǎn)向節(jié)調(diào)整墊片的間隙，在前橋裝配時候進(jìn)行工藝調(diào)整，由0.2mm改為0..25mm。

2）推力軸承承受著前橋的載荷，受力較大。本車前橋采用的是阻尼式推力軸承，摩擦系數(shù)較大，改為圓錐滾子軸承，有效降低轉(zhuǎn)動的阻力。

3）前橋轉(zhuǎn)向橫拉桿鏈接著左右輪端，球銷作為活動的關(guān)節(jié)，其擺動阻力大小對阻滯力有一定的影響，本臺實測得擺動力矩為5.8N.m、轉(zhuǎn)動力矩5.9N.m?，F(xiàn)技術(shù)要求擺動力矩和轉(zhuǎn)動力矩范圍為1.5-6.0N.m，修改為1.5-4N.m，控制其上限值。

4）本前橋轉(zhuǎn)向節(jié)主銷襯套為銅合金，轉(zhuǎn)動的時候與主銷之間是滑動摩擦，摩擦系數(shù)大。將轉(zhuǎn)向節(jié)與主銷之間改為用滾針軸承配合。

3.2 主銷后傾角的修改方案

增加主銷后傾角，主要有減小前板簧吊耳長度、增加后吊耳長度、增加斜墊鐵三種方式。修改板簧吊耳長度角度可增加的范圍大，但整改周期較長且正本較高。增加鞋墊鐵角度不能過大，但整改周期短，投入成本也小。因本車實際主銷后傾角只需增加1°左右，所以選擇增加1°斜墊鐵的方式。

4 整改后試驗驗證

4.1 四輪定位參數(shù)復(fù)測

整改后的車子重新進(jìn)行四輪定位，測定主銷內(nèi)傾角和主銷后傾角的數(shù)值，試驗結(jié)果如表8所示，該測量結(jié)果滿足理論設(shè)計值的要求。

表8 四輪定位參數(shù)復(fù)測表

4.2 前橋轉(zhuǎn)動阻力矩復(fù)測

前橋轉(zhuǎn)向阻力矩經(jīng)過設(shè)計優(yōu)化，用拉力計進(jìn)行復(fù)測，測試得啟動力為110N,計算阻力矩為23.9N.m。前橋阻力矩較整改之前有了較大的減小，與現(xiàn)有優(yōu)秀的產(chǎn)品相當(dāng)，達(dá)到較好的效果。

4.3 回正性能復(fù)測

根據(jù)操穩(wěn)性回正試驗標(biāo)準(zhǔn)對回正性進(jìn)行復(fù)測，數(shù)據(jù)如下：

回正性評價得分75.3≥60,較整改之前有了較大的提升，滿足了標(biāo)準(zhǔn)的要求，達(dá)到了同級別產(chǎn)品較好的水平。

5 結(jié)束語

轉(zhuǎn)向回正性差是卡車常遇見的問題，該問題主要從提升轉(zhuǎn)向回正力矩、降低轉(zhuǎn)向回正阻力兩個方向為抓手，進(jìn)行優(yōu)化提升。本文對某4x2載貨車轉(zhuǎn)向回正性差進(jìn)行詳細(xì)的原因分析，最終通過增加加主銷內(nèi)傾角來提升回正力矩，優(yōu)化轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)零部件性能、加工精度、裝配工藝等因素來降低轉(zhuǎn)向回正阻力。經(jīng)過設(shè)計優(yōu)化提升后，對本臺車重新進(jìn)行回正性實驗驗證，回正行評價得分得到顯著提升。

[1] 王霄峰.汽車底盤設(shè)計.清華大學(xué)出版社,2010.

[2] 王望予.汽車設(shè)計.機(jī)械工業(yè)出版社,2004.

[3] 《汽車工程手冊》編輯委員會.汽車工程手冊設(shè)計篇[M].人民交通出版社,2001.

[4] 陳家瑞.汽車構(gòu)造[下].人民交通出版社,2002.

Analysis and optimization of poor steering reversal of a truck

Liu Cong, Li Haijiao
( Technology Center, Anhui JAC Automobile Co. Ltd, Anhui Hefei 230601 )

In this paper, the problem that truck actual is bad was analyzed according tothe actual parameters of a truck. Two reasons that the retardation torque of the front axle is large and the caster angle is small were qualified from a lot of factors. They may have a main effect on the experiment parameters. Formulate a scheme combined these reasons. After modified, the experiment was verifiedagain. The verification result has a great effect.

steering reversal; analysis of causes; design optimization

U462.1

A

1671-7988(2017)15-22-03

劉聰，就職于安徽江淮汽車集團(tuán)有限公司技術(shù)中心。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.15.008