一種提升K&C試驗中轉(zhuǎn)向工況測試精度的改進方法

許克峰 陳海濱 李衡 邢建偉 徐滿

摘 ?要：針對K&C試驗中的轉(zhuǎn)向工況測試中[1]，安裝費時費力，安裝精度無法保證，進而影響試驗效率與試驗精度，給后續(xù)試驗數(shù)據(jù)分析帶來不便，經(jīng)過深入分析，設(shè)計出一套輔組工裝，經(jīng)過不斷改進，完善，最后形成一套高效、可靠的試驗方法，解決了試驗中安裝費時費力，安裝精度無法保證問題。試驗一致性好！試驗數(shù)據(jù)精度提升。

關(guān)鍵詞：K&C試驗;轉(zhuǎn)向;精度;改進方法

中圖分類號：U467 ? ? ?文獻標識碼：A ? ? 文章編號：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試驗主管工程師，主要研究K&C試驗驗證技術(shù)，已發(fā)表論文多篇。

1 ? ?引言

目前，汽車K&C試驗中所使用的美國MTS公司試驗臺（圖1）[2]，在做轉(zhuǎn)向試驗時，需要安裝轉(zhuǎn)向機器人，轉(zhuǎn)向機器人通過方向盤連接的適配器與試驗車輛方向盤相連接（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量，調(diào)整適配器的位置，使其連接軸的跳動量盡量的小。

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，造成在動態(tài)試驗時轉(zhuǎn)向機器人在轉(zhuǎn)向過程中產(chǎn)生一個徑向跳動，因而試驗數(shù)據(jù)曲線會在命令軌跡上有一定波動，且測量的轉(zhuǎn)向力矩值顯著增大，不能完全滿足試驗要求[3]。

適配器與轉(zhuǎn)向管柱端面之間沒有合適的基準，僅憑肉眼觀測其同軸度，不僅難以滿足試驗精度要求，而且同時還需要啟動車輛反復(fù)轉(zhuǎn)動方向盤，檢查適配器跳動量并調(diào)整條輻長度，其難度較大、耗時長且難以達到試驗精度要求[4]。

本文提供一種快速對中方向盤軸心的裝置[5]，節(jié)省時間，提高精度。技術(shù)方案為：先準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)計巧妙，結(jié)構(gòu)簡單，利用數(shù)學(xué)幾何知識快速解決了實際工作中遇到的復(fù)雜技術(shù)難題。

2 ? ?問題解析

2.1 ? 原安裝方法

1、測力方向盤適配器（圖3）初步對中并固定于試驗車輛方向盤上。

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

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。

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

2.3 ? 問題的根源

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

3 ? ?解決方案

3.1 ? 解決思路

分兩步：1、先準確找到方向盤的軸心O;2、再通過軸心安裝測力方向盤。

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

對于“2、再通過軸心安裝測力方向盤”，方法是：利用其橫輻上現(xiàn)成的A、B左右對稱通孔（圖7），A、B兩點距離18 CM，在方向盤上找過圓心，且長度為18CM的線段FG（圖8），F(xiàn)G與AB重合，則實現(xiàn)測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，激光筆各項參數(shù)符合GB7247.1-2012的規(guī)定，不對人眼產(chǎn)生危害。本文中使用功率小于0.6毫瓦、波長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 測力方向盤初步對中并固定于試驗車輛方向盤上。

3.3.2 因為測力方向盤安裝后，其與方向盤平面平行，測力方向盤橫幅上左右各有一長圓形洞，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用水彩筆點上，記為C點，關(guān)閉激光筆1。

3.3.3 順時針轉(zhuǎn)動方向盤約90度后保持方向盤不動，將激光筆1打開，調(diào)整激光筆1，將光垂直通過測力方向盤上A點，固定激光筆1，不能讓其有任何移動。順時針轉(zhuǎn)動方向盤約90度后保持方向盤不動，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，固定激光筆2，不能讓其有任何移動。拆下測力方向盤，將激光筆1照在方向盤上這一點用水彩筆點上，記為D點，將激光筆2照在方向盤上這一點用水彩筆點上，記為E點，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左右對稱通孔，測力方向盤橫幅上的A、B兩點距離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，這兩點為過圓心O的一條直徑，直徑FG長為18CM，找到后，將F、G兩點用水彩筆標出。將測力方向盤橫幅上的A、B兩點分別與方向盤上的F、G對齊，再次利用兩支激光筆來精確定位安裝然后固定。此時測力方向盤與方向盤完全同軸心。

4 ? ?改進效果對比

4.1 ? 測試數(shù)據(jù)結(jié)果對比

通過對同一臺車，分別按舊、新兩種安裝方式安裝后進行測試，測試結(jié)果如圖11所示，原安裝方法力矩（橫坐標為零時，上下兩條曲線縱坐標差值即力矩，圖形上看是上下兩條曲線縱坐標的連線長度）測試結(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）車，測試結(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臺車，每臺車的安裝時間都在13至15分鐘之間。新方法安裝的時間可以量化并固定，而原方法安裝，因為對中精度存在偶然性，安裝差異大，隨著安裝時間增加，安裝人員體力跟不上，安裝時間增加，進而每次的安裝時間不確定，安裝效果差異也大，不嚴謹。

4.2 ? 多維度對比

從安裝時間、安裝對準方式、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比新舊安裝的差異，從表1對比結(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，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)嚴謹，安裝時間短，最終可以保證安裝時間及安裝精度，保證了試驗結(jié)果的質(zhì)量，具有很大的推廣價值。

世界上擁有K&C試驗臺的公司不多，僅有一些大型汽車公司才會購買K&C試驗臺，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，不嚴謹。我們的改進方法，步驟清晰，方法嚴謹，精度高，效果好，得到設(shè)備供應(yīng)商的肯定與認可，在同行業(yè)中處于領(lǐng)先地位。

參考文獻：

[1]郭孔輝.汽車操縱穩(wěn)定性.長春：吉林人民出版社，1983.

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

[3]余志生.汽車理論J第3版.北京：機械工業(yè)出版社，2000.

[4]劉國猛，谷玉川，趙若琳.K&C試驗臺及其應(yīng)用[J].機電工程技術(shù)，2010， 039（008）：124-126.

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