某高端輕卡轉(zhuǎn)向回正性差原因分析及改進(jìn)

袁智明，賈偉偉，牛營(yíng)凱

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

某高端輕卡轉(zhuǎn)向回正性差原因分析及改進(jìn)

袁智明，賈偉偉，牛營(yíng)凱

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

汽車的轉(zhuǎn)向回正性是指在遭遇外界干擾時(shí)，汽車能抵抗干擾而保持直線、穩(wěn)定行駛的能力。汽車的轉(zhuǎn)向回正性不僅影響汽車駕駛的操縱方便程度，而且也是決定高速汽車安全行駛的一個(gè)重要性能。文章通過(guò)與同類標(biāo)桿車型對(duì)比對(duì)回正性能影響因素進(jìn)行系統(tǒng)分析，最終通過(guò)減小轉(zhuǎn)向阻力來(lái)提升該輕卡轉(zhuǎn)向回正性能。

轉(zhuǎn)向回正性能；轉(zhuǎn)向阻力；垂直度；粗糙度

CLC NO.: U472.4 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)09-64-03

引言

某高端輕卡自開(kāi)發(fā)以來(lái)一直反饋轉(zhuǎn)向操縱穩(wěn)定性差，特別是轉(zhuǎn)向回正性差，主要包括回正速度慢、回正時(shí)間長(zhǎng)且回正不到位等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響車輛操縱性能及行駛安全。

1、現(xiàn)狀調(diào)查

依據(jù)QC/T480汽車操縱穩(wěn)定性指標(biāo)限值與評(píng)價(jià)方法，評(píng)價(jià)車輛轉(zhuǎn)向回正性能指標(biāo)主要有殘余橫擺角速度及橫擺角速度總方差二個(gè)性能指標(biāo)，現(xiàn)針對(duì)某高端輕卡及標(biāo)桿和競(jìng)品車型參照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行轉(zhuǎn)向回正性能試驗(yàn)，并對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)價(jià)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)及評(píng)價(jià)結(jié)果如下：

表1 轉(zhuǎn)向回正性能試驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)表1可知，某高端輕卡轉(zhuǎn)向回正性能殘余橫擺角速度和橫擺角速度總方差參數(shù)均比標(biāo)桿和競(jìng)品車型大，評(píng)分也遠(yuǎn)低于競(jìng)品和標(biāo)桿，試驗(yàn)人員主觀評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)向響應(yīng)有一定滯后，轉(zhuǎn)向回正偏慢，有較大殘留角速度。

2、目標(biāo)設(shè)定

根據(jù)現(xiàn)狀調(diào)查數(shù)據(jù)，將某高端輕卡回正評(píng)分設(shè)定為超過(guò)競(jìng)品車型，接近標(biāo)桿車型。

3、原因分析

回正性能差主要是由于回正力矩小或回正阻力大導(dǎo)致，回正力矩主要受主銷后傾角和主銷內(nèi)傾角影響，某高端輕卡前橋參照標(biāo)桿設(shè)計(jì)，其前橋后傾角和內(nèi)傾角均與標(biāo)桿前橋保持一致，因此主銷后傾角和主銷內(nèi)傾角不是導(dǎo)致回正性能差的主要原因，因此本文重點(diǎn)從這回正阻力來(lái)分析。

回正阻力大包括轉(zhuǎn)向管柱啟動(dòng)力矩大、轉(zhuǎn)向器回正阻力大、轉(zhuǎn)向直拉桿球頭銷轉(zhuǎn)向擺動(dòng)阻力大、轉(zhuǎn)向節(jié)繞主銷旋轉(zhuǎn)力矩大等方面，其中轉(zhuǎn)向器為對(duì)標(biāo)開(kāi)發(fā)，經(jīng)過(guò)檢測(cè)其回正力矩僅28N·m，接近WSL轉(zhuǎn)向器的26N·m，下面分別從以下三個(gè)方面來(lái)分析。

3.1 轉(zhuǎn)向管柱啟動(dòng)力矩

轉(zhuǎn)向管柱啟動(dòng)力矩在生產(chǎn)制造過(guò)程中受轉(zhuǎn)向軸與軸承間的同軸度及軸承阻力影響，參照標(biāo)準(zhǔn)要求檢測(cè)轉(zhuǎn)向管柱啟動(dòng)力矩，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)向軸輸出端空載，記錄轉(zhuǎn)動(dòng)力矩最大值 Mmax為0.12N·m，接近標(biāo)桿的0.1N·m，遠(yuǎn)小于國(guó)標(biāo)要求的0.3N·m，可判定為轉(zhuǎn)向管住啟動(dòng)力矩不是主要因素，如圖1所示。

圖1 轉(zhuǎn)向管柱啟動(dòng)力矩試驗(yàn)

3.2 球銷轉(zhuǎn)動(dòng)擺動(dòng)力矩

表2 球頭銷轉(zhuǎn)動(dòng)擺動(dòng)力矩試驗(yàn)結(jié)果

某高端輕卡轉(zhuǎn)向直拉桿采用免維護(hù)接頭結(jié)構(gòu)，球銷擺動(dòng)力矩和轉(zhuǎn)動(dòng)力矩均比普通非免維護(hù)結(jié)構(gòu)力矩小，通過(guò)對(duì)標(biāo)桿車和某高端輕卡直拉桿球頭銷進(jìn)行性能對(duì)比試驗(yàn)，檢測(cè)其擺動(dòng)力矩和轉(zhuǎn)動(dòng)力矩略大于標(biāo)桿車，因此轉(zhuǎn)向直拉桿球銷轉(zhuǎn)動(dòng)擺動(dòng)力矩也不是主要因素，檢測(cè)數(shù)據(jù)及力矩試驗(yàn)如表2、圖2所示。

3.3 轉(zhuǎn)向節(jié)繞前軸轉(zhuǎn)動(dòng)阻力

某高端輕卡前橋轉(zhuǎn)向節(jié)、前軸、主銷等關(guān)鍵零部件為參照標(biāo)桿設(shè)計(jì)，而前軸、轉(zhuǎn)向節(jié)、主銷等關(guān)鍵零部件加工精度及前軸與轉(zhuǎn)向節(jié)之間調(diào)整間隙對(duì)轉(zhuǎn)向節(jié)繞前軸的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩有較大影響，通過(guò)檢測(cè)某高端輕卡及標(biāo)桿前橋轉(zhuǎn)向節(jié)繞前軸轉(zhuǎn)動(dòng)力矩發(fā)現(xiàn)，標(biāo)桿前橋前后二個(gè)方向阻滯力分別為60N、78N，某高端輕卡分別為90N、120N，某高端輕卡前橋阻滯力比標(biāo)桿前橋大的多。

將標(biāo)桿前橋的前軸轉(zhuǎn)向節(jié)主銷等更換至某高端輕卡，其余零部件不變，通過(guò)轉(zhuǎn)向回正試驗(yàn)對(duì)比，其回正性能有明顯提升，因此前軸、轉(zhuǎn)向節(jié)、主銷等零部件與標(biāo)桿前橋零部件加工精度的差距是導(dǎo)致轉(zhuǎn)向節(jié)繞前軸轉(zhuǎn)動(dòng)力矩大的主要原因，轉(zhuǎn)向回正試驗(yàn)結(jié)果如表3所示：

表3 某高端輕卡更換WSL前橋試驗(yàn)結(jié)果

表4 某高端輕卡前軸與WSL前軸等零部件精度檢測(cè)

對(duì)某高端輕卡前橋總成機(jī)某標(biāo)桿前橋總成的前軸、主銷、轉(zhuǎn)向節(jié)等零部件關(guān)鍵尺寸及形位公差等進(jìn)行精測(cè)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)某高端輕卡前軸的拳部上下端面垂直度、粗糙度、轉(zhuǎn)向節(jié)襠部粗糙度與標(biāo)桿差距較大，前軸及轉(zhuǎn)向節(jié)加工精度低導(dǎo)致轉(zhuǎn)向節(jié)繞前軸轉(zhuǎn)向阻力大，影響整車轉(zhuǎn)向回正性能，檢測(cè)數(shù)據(jù)如表4所示。

4、整改方案

通過(guò)調(diào)整工裝及提升刀盤精度來(lái)提升前軸及轉(zhuǎn)向節(jié)的加工精度，將前軸拳部上下端面垂直度加工精度要求由目前的0.05提升到0.02，將前軸拳部粗糙度及轉(zhuǎn)向節(jié)襠部粗糙度加工精度要求由3.2提升到2.5。

前軸及轉(zhuǎn)向節(jié)加工工藝提升后隨即抽取五臺(tái)前軸及轉(zhuǎn)向節(jié)進(jìn)行精度檢測(cè)。前軸斷面垂直度、拳部粗糙度、轉(zhuǎn)向節(jié)襠部粗糙度均滿足設(shè)計(jì)要求，如表5所示：

表5 加工工藝提升后的前軸及轉(zhuǎn)向節(jié)精度檢測(cè)

5、整改驗(yàn)證

將檢測(cè)合格的前軸及轉(zhuǎn)向節(jié)隨機(jī)抽取裝配在前橋總成上，并將該前橋總成更換至樣車進(jìn)行轉(zhuǎn)向回正性能試驗(yàn)，并對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)價(jià)，駕駛員主觀評(píng)價(jià)該車轉(zhuǎn)向回正性能良好；駕駛員撒手后轉(zhuǎn)向盤響應(yīng)時(shí)間較快，轉(zhuǎn)向回正后殘余橫擺角速度較小，試驗(yàn)數(shù)據(jù)及評(píng)價(jià)結(jié)果如表6所示：

表6 改進(jìn)后某高端輕卡轉(zhuǎn)向回正性能試驗(yàn)結(jié)果

6、結(jié)束語(yǔ)

本文從影響車輛轉(zhuǎn)向回正性能的基本影響因素出發(fā)，通過(guò)與標(biāo)桿對(duì)比，找出轉(zhuǎn)向節(jié)繞前軸轉(zhuǎn)向阻力大是導(dǎo)致回正差的主要原因，并通過(guò)與標(biāo)桿零部件詳細(xì)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)前軸及轉(zhuǎn)向節(jié)加工精度偏低，最后通過(guò)提升加工工藝提高零部件精度，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，提升某高端輕卡轉(zhuǎn)向回正性能，超過(guò)競(jìng)品，接近標(biāo)桿水平，整改效果明顯。

本文所涉及分析方法及思路對(duì)類似問(wèn)題的解決具有一定的借鑒作用，同時(shí)也為后續(xù)前橋等零部件開(kāi)發(fā)提供指導(dǎo)意見(jiàn)。

[1] 王望予.汽車設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2000.

[2] 王霄鋒.汽車底盤設(shè)計(jì).北京：清華大學(xué)出版社,2010.

[3] 江淮汽車集團(tuán)研發(fā)中心.江淮輕型卡車設(shè)計(jì)規(guī)范.第一版,合肥: 江淮汽車股份有限公司,2006年6月.

[4] 江淮汽車集團(tuán)研發(fā)中心.汽車操縱穩(wěn)定性試驗(yàn)方法.第一版,合肥:江淮汽車股份有限公司,2012年2月.

A high-end light truck turning back is poor root cause annlysis and improvement

Yuan Zhiming, Jia Weiwei, Niu Yingkai
( Anhui Jianghuai Automobile Group Corp., Ltd, Anhui Hefei 230601 )

Automotive steering back positive refers to the encounter interference, car can resist interference and maintain ability of straight line driving stability. Automotive steering back positive affects not only the driving control convenience, but also decide the car safety is an important performance.In this paper, compared with the similar models benchmarking system analysis the factors which influence the performance of return-to-center, ultimately through to reduce the resistance to improve the high-end light trucck steering return-to-center performance.

steering return-to-center performance; streering resistance; vertical degree; roughness

U472.4

A

1671-7988 (2017)09-64-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.09.024

袁智明，就職于安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心輕型商用車研究院。