一種提升K&C試驗(yàn)中轉(zhuǎn)向工況測(cè)試精度的改進(jìn)方法

許克峰 陳海濱 李衡 邢建偉 徐滿

摘 ?要：針對(duì)K&C試驗(yàn)中的轉(zhuǎn)向工況測(cè)試中[1]，安裝費(fèi)時(shí)費(fèi)力，安裝精度無法保證，進(jìn)而影響試驗(yàn)效率與試驗(yàn)精度，給后續(xù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析帶來不便，經(jīng)過深入分析，設(shè)計(jì)出一套輔組工裝，經(jīng)過不斷改進(jìn)，完善，最后形成一套高效、可靠的試驗(yàn)方法，解決了試驗(yàn)中安裝費(fèi)時(shí)費(fèi)力，安裝精度無法保證問題。試驗(yàn)一致性好！試驗(yàn)數(shù)據(jù)精度提升。

關(guān)鍵詞：K&C試驗(yàn);轉(zhuǎn)向;精度;改進(jìn)方法

中圖分類號(hào)：U467 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? 文章編號(hào)：1005-2550（2021）03-0106-04

An Improved Method to Improve the Testing Accuracy of Steering Conditions in K&C Test

XU Ke-feng， CHEN Hai-bin， LI Heng， XING Jian-wei， XU Man

（ DongFeng Motor Corporation Technical Center， Wuhan 430058， China ）

Abstract： Aiming at the steering condition test in the K&C test[1]， the installation is time-consuming and laborious， and the installation accuracy cannot be guaranteed， which affects the test efficiency and test accuracy， and brings inconvenience to the subsequent test data analysis. After in-depth analysis， a set of auxiliary groups is designed The tooling has been continuously improved and perfected， and finally a set of efficient and reliable test methods is formed， which solves the problem of time-consuming and laborious installation during the test and the installation accuracy cannot be guaranteed. Good test consistency！ The accuracy of test data is improved.

Key Words： K&C Test; Steering; Accuracy; Improvement Method

許克峰

畢業(yè)于鹽城師范學(xué)院，理學(xué)學(xué)士學(xué)位，現(xiàn)就職于東風(fēng)技術(shù)中心，任K&C試驗(yàn)主管工程師，主要研究K&C試驗(yàn)驗(yàn)證技術(shù)，已發(fā)表論文多篇。

1 ? ?引言

目前，汽車K&C試驗(yàn)中所使用的美國(guó)MTS公司試驗(yàn)臺(tái)（圖1）[2]，在做轉(zhuǎn)向試驗(yàn)時(shí)，需要安裝轉(zhuǎn)向機(jī)器人，轉(zhuǎn)向機(jī)器人通過方向盤連接的適配器與試驗(yàn)車輛方向盤相連接（圖2）。MTS公司提供安裝方法：旋轉(zhuǎn)方向盤，通過肉眼觀察適配器連接軸的跳動(dòng)量，調(diào)整適配器的位置，使其連接軸的跳動(dòng)量盡量的小。

由于現(xiàn)在車輛方向盤形狀大多為非規(guī)則圓形，用MTS公司提供方法安裝，只能保證方向盤與適配器近似同心，并且調(diào)整過程中只能憑借肉眼觀察其同軸度，誤差較大，造成在動(dòng)態(tài)試驗(yàn)時(shí)轉(zhuǎn)向機(jī)器人在轉(zhuǎn)向過程中產(chǎn)生一個(gè)徑向跳動(dòng)，因而試驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線會(huì)在命令軌跡上有一定波動(dòng)，且測(cè)量的轉(zhuǎn)向力矩值顯著增大，不能完全滿足試驗(yàn)要求[3]。

適配器與轉(zhuǎn)向管柱端面之間沒有合適的基準(zhǔn)，僅憑肉眼觀測(cè)其同軸度，不僅難以滿足試驗(yàn)精度要求，而且同時(shí)還需要啟動(dòng)車輛反復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤，檢查適配器跳動(dòng)量并調(diào)整條輻長(zhǎng)度，其難度較大、耗時(shí)長(zhǎng)且難以達(dá)到試驗(yàn)精度要求[4]。

本文提供一種快速對(duì)中方向盤軸心的裝置[5]，節(jié)省時(shí)間，提高精度。技術(shù)方案為：先準(zhǔn)確找到方向盤的軸心，再通過軸心安裝適配器。需要制作輔助工具：1、激光發(fā)射器，2、T型尺。激光發(fā)射器由普通的激光筆、萬向軟桿、吸盤改制而成，材料易獲得，成本低。T型尺設(shè)計(jì)巧妙，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，利用數(shù)學(xué)幾何知識(shí)快速解決了實(shí)際工作中遇到的復(fù)雜技術(shù)難題。

2 ? ?問題解析

2.1 ? 原安裝方法

1、測(cè)力方向盤適配器（圖3）初步對(duì)中并固定于試驗(yàn)車輛方向盤上。

2、第一個(gè)人拿一把L扳手對(duì)準(zhǔn)方向盤適配器連接軸的中心（圖4），第二個(gè)人邊旋轉(zhuǎn)方向盤，邊通過肉眼觀察測(cè)力方向盤適配器連接軸的跳動(dòng)量，根據(jù)跳動(dòng)情況（圖5），調(diào)整測(cè)力方向盤適配器的位置，使其連接軸的跳動(dòng)量盡量的小。

2.2 ? 原安裝方法問題：

1、僅憑肉眼觀察誤差大。

2、怎么盡量??？沒給出具體指標(biāo)。

通過此方法，安裝一致性差，安裝結(jié)果無法數(shù)據(jù)化，費(fèi)事費(fèi)力，精度不能穩(wěn)定。

2.3 ? 問題的根源

在于沒有找到真實(shí)的方向盤旋轉(zhuǎn)軸心的位置。如果能夠快速準(zhǔn)確地找到方向盤旋轉(zhuǎn)軸心的位置，且安裝時(shí)能保證適配器與轉(zhuǎn)向機(jī)器人同軸，就能保證安裝的精度。

3 ? ?解決方案

3.1 ? 解決思路

分兩步：1、先準(zhǔn)確找到方向盤的軸心O;2、再通過軸心安裝測(cè)力方向盤。

對(duì)于“1、先準(zhǔn)確找到方向盤的軸心O（圖6）”，方法是：根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)“平面上任意3個(gè)點(diǎn)（點(diǎn)C、點(diǎn)D、點(diǎn)E）確定一個(gè)圓”;根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)“圓上任意兩弦（直線CD、直線DE）的垂直平分線的交點(diǎn)（O）即圓心”。

對(duì)于“2、再通過軸心安裝測(cè)力方向盤”，方法是：利用其橫輻上現(xiàn)成的A、B左右對(duì)稱通孔（圖7），A、B兩點(diǎn)距離18 CM，在方向盤上找過圓心，且長(zhǎng)度為18CM的線段FG（圖8），F(xiàn)G與AB重合，則實(shí)現(xiàn)測(cè)力方向盤與車輛方向盤完全同軸。

3.2 ? 輔助設(shè)備制作

激光發(fā)射（圖9）部分由普通的激光筆改制，激光筆各項(xiàng)參數(shù)符合GB7247.1-2012的規(guī)定，不對(duì)人眼產(chǎn)生危害。本文中使用功率小于0.6毫瓦、波長(zhǎng)532 nm的綠色激光筆。

T型尺由透明亞克力材料制成，T型尺的一邊標(biāo)有刻度，中間刻度值為0，最小刻度單位為毫米，在厘米刻度下方標(biāo)上數(shù)值，左右各15厘米。與有刻度一邊垂直的邊，在軸線上開有寬1.5毫米的孔槽。

圖中：1、激光發(fā)射器;2、萬向連接軟桿;3、吸盤底座;4、激光發(fā)射器開關(guān);5、T型尺裝置;6、T型尺孔槽。

3.3 ? ?新方法步驟

3.3.1 測(cè)力方向盤初步對(duì)中并固定于試驗(yàn)車輛方向盤上。

3.3.2 因?yàn)闇y(cè)力方向盤安裝后，其與方向盤平面平行，測(cè)力方向盤橫幅上左右各有一長(zhǎng)圓形洞，將靠近中心的左右兩洞各記為洞A，洞B。激光筆1打開，激光束通過測(cè)力方向盤橫幅上的洞A垂直照到方向盤上，將照在方向盤上這一點(diǎn)用水彩筆點(diǎn)上，記為C點(diǎn)，關(guān)閉激光筆1。

3.3.3 順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤約90度后保持方向盤不動(dòng)，將激光筆1打開，調(diào)整激光筆1，將光垂直通過測(cè)力方向盤上A點(diǎn)，固定激光筆1，不能讓其有任何移動(dòng)。順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤約90度后保持方向盤不動(dòng)，將激光筆2打開，調(diào)整激光筆2，將光垂直通過適配器上A點(diǎn)，固定激光筆2，不能讓其有任何移動(dòng)。拆下測(cè)力方向盤，將激光筆1照在方向盤上這一點(diǎn)用水彩筆點(diǎn)上，記為D點(diǎn)，將激光筆2照在方向盤上這一點(diǎn)用水彩筆點(diǎn)上，記為E點(diǎn)，關(guān)閉激光筆1，關(guān)閉激光筆2。

3.3.4 用2把T型尺，尺1有刻度一邊與CD重合，C、D到刻度尺中心零刻度的距離相等，則無刻度一邊自然垂直平分CD，同樣，尺2，有刻度一邊與DE重合，D、E到刻度尺中心零刻度的距離相等，則無刻度一邊自然垂直平分DE，尺1與尺2無可度兩條邊相交點(diǎn)O即為圓心，即找到了方向盤的軸心。

3.3.5 利用其橫輻上現(xiàn)成的A、B左右對(duì)稱通孔，測(cè)力方向盤橫幅上的A、B兩點(diǎn)距離18 CM，且AB過軸心。再次利用激光筆來精確定位安裝。在方向盤上以O(shè)為圓心，找F、G兩點(diǎn)，這兩點(diǎn)為過圓心O的一條直徑，直徑FG長(zhǎng)為18CM，找到后，將F、G兩點(diǎn)用水彩筆標(biāo)出。將測(cè)力方向盤橫幅上的A、B兩點(diǎn)分別與方向盤上的F、G對(duì)齊，再次利用兩支激光筆來精確定位安裝然后固定。此時(shí)測(cè)力方向盤與方向盤完全同軸心。

4 ? ?改進(jìn)效果對(duì)比

4.1 ? 測(cè)試數(shù)據(jù)結(jié)果對(duì)比

通過對(duì)同一臺(tái)車，分別按舊、新兩種安裝方式安裝后進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如圖11所示，原安裝方法力矩（橫坐標(biāo)為零時(shí)，上下兩條曲線縱坐標(biāo)差值即力矩，圖形上看是上下兩條曲線縱坐標(biāo)的連線長(zhǎng)度）測(cè)試結(jié)果明顯大于新方法，是新方法安裝的力矩值的2倍多，說明新方法安裝效果明顯，顯著優(yōu)于舊方法。

通過新方法安裝一批（10臺(tái)）車，測(cè)試結(jié)果如圖12所示，采用新方法安裝的力矩值都在2Nm內(nèi)，說明新方法安裝效果一致性好。而且通過新方法安裝的10臺(tái)車，每臺(tái)車的安裝時(shí)間都在13至15分鐘之間。新方法安裝的時(shí)間可以量化并固定，而原方法安裝，因?yàn)閷?duì)中精度存在偶然性，安裝差異大，隨著安裝時(shí)間增加，安裝人員體力跟不上，安裝時(shí)間增加，進(jìn)而每次的安裝時(shí)間不確定，安裝效果差異也大，不嚴(yán)謹(jǐn)。

4.2 ? 多維度對(duì)比

從安裝時(shí)間、安裝對(duì)準(zhǔn)方式、安裝精度、安裝輔助工具、安裝一致性、安裝難易度等不同維度對(duì)比新舊安裝的差異，從表1對(duì)比結(jié)果可以看出，新方法比舊方法安裝容易，易量化，一致性好！

5 ? ?總結(jié)

本改進(jìn)方法充分利用現(xiàn)有設(shè)備結(jié)構(gòu)的孔洞，所用輔助設(shè)備僅為兩支激光筆及兩把T型尺。通過激光來參照觀察、瞄準(zhǔn)，更符合光學(xué)原理，精度高，依據(jù)本方法的安裝結(jié)果，每步都科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，安裝時(shí)間短，最終可以保證安裝時(shí)間及安裝精度，保證了試驗(yàn)結(jié)果的質(zhì)量，具有很大的推廣價(jià)值。

世界上擁有K&C試驗(yàn)臺(tái)的公司不多，僅有一些大型汽車公司才會(huì)購(gòu)買K&C試驗(yàn)臺(tái)，作為設(shè)備制造商MTS公司，提供給我們的安裝方法，前面已述，只能保證方向盤與適配器近似同心，并且調(diào)整過程中只能憑借肉眼觀察其同軸度，誤差較大，不嚴(yán)謹(jǐn)。我們的改進(jìn)方法，步驟清晰，方法嚴(yán)謹(jǐn)，精度高，效果好，得到設(shè)備供應(yīng)商的肯定與認(rèn)可，在同行業(yè)中處于領(lǐng)先地位。

參考文獻(xiàn)：

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[2]廖抒華，段守焱，成傳勝.懸架K&C試驗(yàn)臺(tái)在底盤開發(fā)中的技術(shù)應(yīng)用[J].汽車科技，2010（5）：66-68.

[3]余志生.汽車?yán)碚揓第3版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

[4]劉國(guó)猛，谷玉川，趙若琳.K&C試驗(yàn)臺(tái)及其應(yīng)用[J].機(jī)電工程技術(shù)，2010， 039（008）：124-126.

[5]許克峰，邢建偉.-快速對(duì)中方向盤軸心的輔助工具及方法：中國(guó)，CN201910218147.0 . 2019-10-21.