商用車駕駛室前面罩試驗(yàn)方法探究

管李艷，惠耀兵，侯向民

（陜西重型汽車有限公司汽車工程研究院，陜西 西安 710200）

1 引言

前面罩是駕駛室前圍外表面的覆蓋件。前面罩的主要作用是與駕駛室左右側(cè)圍、保險(xiǎn)杠形成前圍封閉體，遮擋并固定前圍內(nèi)部的功能件[1]。為了驗(yàn)證商用車駕駛室前面罩匹配設(shè)計(jì)的合理性，需對(duì)商用車駕駛室前面罩系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，本文就驗(yàn)證方法進(jìn)行研究。

2 商用車駕駛室前面罩系統(tǒng)組成及驗(yàn)證目的

2.1 前面罩系統(tǒng)的構(gòu)成

前面罩系統(tǒng)主要由面罩本體、鉸鏈、鎖系統(tǒng)、氣彈簧、上車扶手、格柵、擾流角板等主要部件構(gòu)成。

2.2 前面罩系統(tǒng)的功能說明

在車輛行駛和未檢修狀態(tài)時(shí)，前面罩本體上一對(duì)鎖環(huán)鎖止在對(duì)應(yīng)的鎖體上。如果檢修或其他原因需要打開前面罩本體時(shí)，首先手動(dòng)打開前面罩鎖，使一對(duì)鎖環(huán)脫開對(duì)應(yīng)的鎖體，然后人為的操縱打開前面罩本體，前面罩本體在氣彈簧和翻轉(zhuǎn)鉸鏈的作用下處于完全打開狀態(tài)。關(guān)閉前面罩本體時(shí)，人為操縱關(guān)閉前面罩本體，關(guān)閉過程中，前面罩本體需要一定的閉合速度，目的是使一對(duì)鎖環(huán)平穩(wěn)的被推入對(duì)應(yīng)的鎖體中。

2.3 前面罩系統(tǒng)的驗(yàn)證目的

為了驗(yàn)證前面罩匹配設(shè)計(jì)是否合理，需重點(diǎn)關(guān)注以下幾方面：

（1）前面罩開啟角度、鉸鏈的布置、鎖機(jī)構(gòu)開啟方式及結(jié)構(gòu)等是否符合人機(jī)要求。

（2）前面罩總成的可靠性能是否符合整車設(shè)計(jì)要求。

（3）前面罩本體開閉耐久、鉸鏈開關(guān)耐久、鎖耐久性、氣彈簧常溫循環(huán)壽命等是否符合相關(guān)零件的性能指標(biāo)。

（4）前面罩和周邊件的配合間隙、自身零件的配合、開啟角度及運(yùn)動(dòng)間隙等是否符合外觀尺寸技術(shù)要求。

以上人機(jī)方面的要求通過操作舒適性試驗(yàn)方法進(jìn)行驗(yàn)證，可靠性能是否符合整車設(shè)計(jì)要求通過整車可靠性試驗(yàn)方法進(jìn)行驗(yàn)證，相關(guān)零件的耐久性能指標(biāo)通過開閉耐久試驗(yàn)方法進(jìn)行驗(yàn)證。

3 商用車駕駛室前面罩試驗(yàn)方法研究

3.1 前面罩操作舒適性試驗(yàn)方法研究

前面罩舒適性的試驗(yàn)驗(yàn)證，基于維修方便性、零部件布置合理性、人機(jī)操作舒適性等方面，開展前面罩舒適性試驗(yàn)，試驗(yàn)方法如下：

（1）將前面罩系統(tǒng)的所有零部件按照工藝要求裝配在駕駛室上，在裝配的過程中驗(yàn)證裝配過程是否操作方便，做好試驗(yàn)記錄，為設(shè)計(jì)改進(jìn)提供支持。

（2）試驗(yàn)人員預(yù)打開和關(guān)閉前面罩10 次后，用角度測量儀測量前面罩完全開啟角度是否符合設(shè)計(jì)要求。

（3）由170cm[2]的人站立在駕駛室前圍處，手動(dòng)打開前面罩鎖，使一對(duì)鎖環(huán)脫開對(duì)應(yīng)的鎖體；然后手動(dòng)操縱打開前面罩本體，使前面罩本體在氣彈簧和翻轉(zhuǎn)鉸鏈的作用下處于完全打開狀態(tài)；這時(shí)170cm 的人站立在前面罩正前下方時(shí)，要求手掌可觸及到前圍外邊緣處，且頭部不會(huì)觸碰到開啟后的前面罩。

（4）用面差儀及間隙尺等工具測量前面罩和周邊件、自身零件、開啟角度后的間隙是否符合外觀尺寸技術(shù)要求。

本試驗(yàn)方法從維修方便性、裝配工藝合理性和開閉操作舒適性等方面驗(yàn)證前面罩，但本試驗(yàn)方法中未提及前面罩鎖的開啟力、前面罩本體的開啟力及關(guān)閉力，這也是操作舒適性的一個(gè)重要指標(biāo)，如何測量前面罩本體的開啟力和關(guān)閉力，及評(píng)價(jià)前面罩打開和關(guān)閉輕便是本試驗(yàn)方法需要進(jìn)一步思考和完善之處。

3.2 前面罩可靠性試驗(yàn)方法研究

前面罩可靠性試驗(yàn)，主要驗(yàn)證前面罩總成在整車的使用過程中，前面罩的安裝點(diǎn)是否可靠，前面罩總成吊裝支架、前面罩總成的隔板、承重板等是否有明顯變形及前面罩能否正常打開等問題。目前駕駛室前面罩可靠性試驗(yàn)方法依據(jù)GB/T 12678-90《汽車可靠性行駛試驗(yàn)方法》[3]。

（1）檢查條件：每行駛100km 左右停車檢查一次，主要檢查前面罩系統(tǒng)各部位是否松脫、明顯變形、損壞等。

（2）故障處理：對(duì)前面罩系統(tǒng)松脫部位及時(shí)緊固；支架、隔板等無斷裂或嚴(yán)重變形時(shí)繼續(xù)試驗(yàn)觀察；支架、隔板等有斷裂或嚴(yán)重變形導(dǎo)致前面罩無法正常開啟情況，記錄故障級(jí)別及里程，更換同一批次合格品樣件繼續(xù)試驗(yàn)。

（3）試驗(yàn)記錄：按試驗(yàn)規(guī)范詳實(shí)記錄。

（4）結(jié)果分析：試驗(yàn)完成后，根據(jù)故障率及故障危害度進(jìn)行可靠性結(jié)果分析。

本試驗(yàn)方法可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)要符合整車設(shè)計(jì)要求，但前面罩可靠性試驗(yàn)方法周期長、成本高，無法滿足產(chǎn)品研制短周期要求。如在駕駛室總成進(jìn)行六自由度臺(tái)架試驗(yàn)過程中，依據(jù)臺(tái)架試驗(yàn)要求查看、記錄和分析前面罩可靠性，將大幅提高試驗(yàn)效率。

3.3 前面罩總成開閉耐久試驗(yàn)方法研究

前面罩總成開閉耐久試驗(yàn)驗(yàn)證面罩本體、鎖、氣彈簧、鉸鏈及其他附件的耐久性能指標(biāo)。試驗(yàn)方法如下：

（1）將前面罩本體、鎖、氣彈簧、鉸鏈及其它附件按照工藝要求裝配在試驗(yàn)臺(tái)架上。

（2）手動(dòng)調(diào)試打開和關(guān)閉前面罩10 次，確保各零部件裝配可靠，前面罩和周邊件的配合間隙、自身零件的配合、開啟角度及運(yùn)動(dòng)間隙等符合設(shè)計(jì)要求，且面罩本體打開平穩(wěn)、關(guān)閉后鎖緊功能正常。

（3）通過控制氣缸動(dòng)作實(shí)現(xiàn)手動(dòng)打開前面罩鎖。

（4）通過氣缸、轉(zhuǎn)軸、杠桿、滑環(huán)、鋼絲繩索等零部件組合實(shí)現(xiàn)手動(dòng)打開前面罩本體功能。

（5）關(guān)閉前面罩本體同打開前面罩本體原理相似，不同之處為使用弧線型杠桿拉動(dòng)鋼絲繩索，使鋼絲繩索作用在前面罩本體上的力為切線力，這種切線力克服一對(duì)氣彈簧的阻力后，在最后有一定的沖擊力行程是能夠使鎖環(huán)平穩(wěn)的推入對(duì)應(yīng)的鎖體中。這是本試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)的難點(diǎn)，也是通過多次驗(yàn)證后，確定的試驗(yàn)方法。

（6）利用自動(dòng)化控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)前面罩自動(dòng)開閉和反復(fù)循環(huán)計(jì)數(shù)，按照設(shè)計(jì)要求完成前面罩開閉耐久試驗(yàn)。

（7）試驗(yàn)結(jié)束后所有零部件應(yīng)滿足相關(guān)部件的性能要求。

本試驗(yàn)方法主要研究駕駛室前面罩鎖打開動(dòng)作、本體完全打開和關(guān)閉動(dòng)作，以板卡為基礎(chǔ)[4]，繼電器、電磁閥、氣缸、光電傳感器等硬件為主體，再利用自動(dòng)化控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)前面罩系統(tǒng)開閉的計(jì)數(shù)和反復(fù)循環(huán)功能?？捎行?yàn)證前面罩本體、鎖、氣彈簧、鉸鏈開閉耐久性是否滿足相關(guān)產(chǎn)品性能要求；同時(shí)也可驗(yàn)證前面罩與保險(xiǎn)杠、車門等匹配性能。

4 結(jié)論

本文對(duì)前面罩操作舒適性試驗(yàn)、可靠性試驗(yàn)、開閉耐久試驗(yàn)進(jìn)行了探究，確定了初步的驗(yàn)證方法，為商用車駕駛室前面罩設(shè)計(jì)確認(rèn)及設(shè)計(jì)優(yōu)化提供一定的參考的依據(jù)。但由于缺乏國家與行業(yè)相關(guān)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，以及試驗(yàn)?zāi)芰τ邢蓿逃密囻{駛室前面罩試驗(yàn)方法還需要進(jìn)一步研究完善。