孫江平

（安徽江淮汽車(chē)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

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某中型卡車(chē)轉(zhuǎn)向與懸架干涉的校核及優(yōu)化

孫江平

（安徽江淮汽車(chē)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

摘 要：針對(duì)某中卡產(chǎn)品進(jìn)行空、滿(mǎn)載狀態(tài)轉(zhuǎn)向與懸架系統(tǒng)干涉量校核，將其轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)向盤(pán)偏轉(zhuǎn)角度，對(duì)行駛中轉(zhuǎn)向盤(pán)打手問(wèn)題直觀(guān)體現(xiàn)。經(jīng)分析校核，轉(zhuǎn)向彎臂端球銷(xiāo)安裝方向改變后空滿(mǎn)載狀態(tài)下干涉量均大幅度降低。優(yōu)化后對(duì)車(chē)輛進(jìn)行試驗(yàn)轉(zhuǎn)向盤(pán)打手問(wèn)題得到解決。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)向；懸架系統(tǒng)；干涉量

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.03.012

CLC NO.: U463.8 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2016)03-37-04

1、產(chǎn)品分析

針對(duì)某中卡產(chǎn)品轉(zhuǎn)向盤(pán)明顯打手現(xiàn)象進(jìn)行分析，經(jīng)對(duì)故障車(chē)輛現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)后初步判斷為轉(zhuǎn)向傳動(dòng)裝置與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)干涉量過(guò)大導(dǎo)致，下面從轉(zhuǎn)向與懸架系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)干涉的角度對(duì)該產(chǎn)品進(jìn)行分析。

1.1 轉(zhuǎn)向與懸架系統(tǒng)干涉理論

中卡產(chǎn)品一般采用非獨(dú)立鋼板彈簧前懸架、鍛壓式工字梁前橋，轉(zhuǎn)向器上的力通過(guò)轉(zhuǎn)向直拉桿傳遞給前橋，作用于轉(zhuǎn)向梯形實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。直拉桿通過(guò)球頭銷(xiāo)一端連接于轉(zhuǎn)向器搖臂，一端連接于前橋彎臂，當(dāng)前輪相對(duì)車(chē)架或車(chē)身上下跳動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)向彎臂與直拉桿鉸接球銷(xiāo)的球心A，一方面要隨著前輪繞著鋼板彈簧主片所決定的A點(diǎn)的擺動(dòng)中心O2擺動(dòng)，同時(shí)又要繞著直拉桿另一端與轉(zhuǎn)向搖臂相鉸接的球銷(xiāo)中心B擺動(dòng)，若這兩種擺動(dòng)的軌跡偏差（干涉量）較大，則要引起前輪繞主銷(xiāo)的擺振，導(dǎo)致轉(zhuǎn)向盤(pán)偏擺、打手。

圖1　轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與懸架系統(tǒng)干涉量校核示意圖

圖中：A──轉(zhuǎn)向彎臂球銷(xiāo)中心

B──轉(zhuǎn)向搖臂球銷(xiāo)中心

C──鋼板彈簧主片中心

O1──鋼板彈簧主片中心C點(diǎn)擺動(dòng)中心

O2──轉(zhuǎn)向彎臂球銷(xiāo)中心A點(diǎn)擺動(dòng)中心

O3──轉(zhuǎn)向搖臂球銷(xiāo)中心B點(diǎn)擺動(dòng)中心

D──板簧前吊耳安裝中心

E──板簧后吊耳安裝中心

JJ ──A點(diǎn)繞O2點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡（以O(shè)2點(diǎn)為圓心，O2A為半徑所畫(huà)圓?。?/p>

KK ──A點(diǎn)繞B點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡（以B點(diǎn)為圓心，BA為半徑所畫(huà)圓?。?/p>

N-N──過(guò)A點(diǎn)所作的輔助垂線(xiàn)

fd──懸架動(dòng)撓度（緩沖塊壓縮1/2時(shí)）

fe──懸架靜撓度

e──卷耳半徑

le──卷耳中心到前U型螺栓中心的距離

GH、G H ──運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)造成的軌跡偏差（運(yùn)動(dòng)干涉量）

1.2 車(chē)型相關(guān)參數(shù)見(jiàn)表1

表1　車(chē)型相關(guān)參數(shù)

表2　主要硬點(diǎn)坐標(biāo)

1.3 主要硬點(diǎn)坐標(biāo)（以懸架前吊耳安裝孔中心為原點(diǎn)，以豎直向上為Y正向、水平向后為X正向建立平面坐標(biāo)系，所有點(diǎn)進(jìn)行投影）如表2所示。

2、車(chē)輛直線(xiàn)行駛時(shí)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與懸架系統(tǒng)干涉量分析

2.1 空載狀態(tài)干涉量校核

圖2　空載狀態(tài)干涉量校核

采用繪圖法校核如下：

項(xiàng) 目 　最大干涉量（單位mm）此時(shí)撓度值（單位mm）動(dòng)撓度時(shí)（車(chē)輪相對(duì)車(chē)身向上運(yùn)動(dòng)） 　9.86 　128.5空載時(shí)靜撓度時(shí)（車(chē)輪相對(duì)車(chē)身向下運(yùn)動(dòng)） 　6.77 　41

2.2 滿(mǎn)載狀態(tài)干涉量校核

圖3　滿(mǎn)載狀態(tài)干涉量校核

干涉量校核如下：

此時(shí)撓度值（單位mm）項(xiàng) 目 　最大干涉量（單位mm）動(dòng)撓度時(shí)（車(chē)輪相對(duì)車(chē)身向上運(yùn)動(dòng)） 　7.07 　107.5滿(mǎn)載時(shí)靜撓度時(shí)（車(chē)輪相對(duì)車(chē)身向下運(yùn)動(dòng)） 　9.52 　62

2.3 干涉量對(duì)轉(zhuǎn)向盤(pán)偏轉(zhuǎn)角度影響分析

干涉量對(duì)轉(zhuǎn)向盤(pán)偏轉(zhuǎn)角度可通過(guò)下面公式近似計(jì)算：

將（1）、（2）代入（3）可得 γ=iω0*R*arcsin（Δx/R）/r

式中：Δx——轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與懸架系統(tǒng)干涉量

R——轉(zhuǎn)向彎臂旋轉(zhuǎn)半徑

r——搖臂旋轉(zhuǎn)半徑

iω0——轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比

由表1可知：R=217mm，r=210mm，iω0=18.62，結(jié)合干涉量校核結(jié)果，可知對(duì)駕駛操縱感影響分析如下：

表4

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)向盤(pán)自由間隙15°，考慮轉(zhuǎn)向盤(pán)自由間隙轉(zhuǎn)向盤(pán)偏角也達(dá)20°以上，可看出轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與懸架系統(tǒng)干涉量對(duì)駕駛操縱影響很大，遇到顛簸路面導(dǎo)致轉(zhuǎn)向盤(pán)打手嚴(yán)重。

3、整改方案及分析

（1）造成轉(zhuǎn)向盤(pán)打手主要原因在于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與懸架系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)造成，要根本解決需要調(diào)整轉(zhuǎn)向器搖臂下端球銷(xiāo)、轉(zhuǎn)向彎臂端球銷(xiāo)相對(duì)位置，最理想狀態(tài)為轉(zhuǎn)向器搖臂下端球銷(xiāo)中心點(diǎn)B與轉(zhuǎn)向節(jié)臂球銷(xiāo)中心點(diǎn)的擺動(dòng)中心O2重合，此時(shí)干涉量為0。

在平頭貨車(chē)上，其駕駛員的位置很靠前，而轉(zhuǎn)向器又在駕駛員之前，這就決定了不方便把B點(diǎn)布置得與O2點(diǎn)重合，只能在現(xiàn)有產(chǎn)品基礎(chǔ)上使兩者盡量靠近或者盡量使A、B、O2處于一條直線(xiàn)上，在這種情況下，可以在A(yíng)點(diǎn)和O2點(diǎn)連線(xiàn)的延長(zhǎng)線(xiàn)上布置B點(diǎn)。這樣，一般也可以保證車(chē)輪上、下跳動(dòng)時(shí)其繞主銷(xiāo)的轉(zhuǎn)角比較小，而且上、下跳動(dòng)時(shí)該干涉轉(zhuǎn)角的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同。

（2）基于以上考慮，改變轉(zhuǎn)向彎臂上球銷(xiāo)穿接方式由從上向下穿接改為從下向上穿接，如圖所示：

圖4　優(yōu)化前彎臂球銷(xiāo)穿接示意圖

圖5　優(yōu)化后彎臂球銷(xiāo)穿接示意圖

表5　優(yōu)化后變化的硬點(diǎn)坐標(biāo)

優(yōu)化前后A、B、O2三點(diǎn)分布對(duì)比(滿(mǎn)載狀態(tài))：

圖6　優(yōu)化前A、B、O2三點(diǎn)分布圖

圖7　優(yōu)化后A、B、O2三點(diǎn)分布圖

優(yōu)化前O2點(diǎn)偏離A、B連線(xiàn)61.1mm，優(yōu)化后O2點(diǎn)偏離A、B連線(xiàn)24.3mm，A、B、O2基本處于一條直線(xiàn)上。

4、優(yōu)化后直線(xiàn)行駛時(shí)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與懸架系統(tǒng)干涉量校核

4.1 優(yōu)化后空載狀態(tài)干涉量校核

項(xiàng) 目 　最大干涉量（mm）此時(shí)撓度值（mm）轉(zhuǎn)向盤(pán)極限偏角（°）動(dòng)撓度時(shí)（車(chē)輪相對(duì)車(chē)身向上運(yùn)動(dòng)） 　2.38 　68.95mm 　12.1空載時(shí)靜撓度時(shí)（車(chē)輪相對(duì)車(chē)身向下運(yùn)動(dòng)） 　3.8 　41mm 　19.3

圖8　優(yōu)化后空載狀態(tài)干涉量校核

4.2 優(yōu)化后滿(mǎn)載狀態(tài)干涉量校核

圖9　優(yōu)化后滿(mǎn)載狀態(tài)干涉量校核

項(xiàng) 目 　最大干涉量（mm）此時(shí)撓度值（mm）轉(zhuǎn)向盤(pán)極限偏角（°）動(dòng)撓度時(shí)（車(chē)輪相對(duì)車(chē)身向上運(yùn)動(dòng)） 　1.13 　44.77mm 　5.7滿(mǎn)載時(shí)靜撓度時(shí)（車(chē)輪相對(duì)車(chē)身向下運(yùn)動(dòng)） 　5.04 　62mm 　25.6

4.3 優(yōu)化后干涉量對(duì)轉(zhuǎn)向盤(pán)偏轉(zhuǎn)角度影響分析

表6

5、優(yōu)化前后干涉量所引起轉(zhuǎn)向盤(pán)偏轉(zhuǎn)角對(duì)比如下

表7

可以看出優(yōu)化后無(wú)論空載還是滿(mǎn)載，車(chē)輛行駛過(guò)程中轉(zhuǎn)向盤(pán)極限偏轉(zhuǎn)角均大幅度下降，結(jié)合轉(zhuǎn)向盤(pán)存在自由間隙，只有車(chē)輪相對(duì)車(chē)身向下運(yùn)動(dòng)到極限時(shí)轉(zhuǎn)向盤(pán)才產(chǎn)生輕微打手現(xiàn)象，達(dá)到預(yù)期效果。

6、實(shí)際驗(yàn)證

改進(jìn)后在試驗(yàn)及售出車(chē)輛中，遇顛簸路面轉(zhuǎn)向盤(pán)打手現(xiàn)象基本消除，轉(zhuǎn)向性能得到駕駛員的好評(píng)。

7、結(jié)論

轉(zhuǎn)向與懸架系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)是引起轉(zhuǎn)向盤(pán)打手主要原因；

為了減少轉(zhuǎn)向與懸架系統(tǒng)干涉量，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量使轉(zhuǎn)向器搖臂下端球銷(xiāo)中心點(diǎn)與轉(zhuǎn)向節(jié)臂球銷(xiāo)中心點(diǎn)的擺動(dòng)中心靠近或處于同一直線(xiàn)上。

對(duì)市場(chǎng)上存在此類(lèi)故障的車(chē)輛，在保持現(xiàn)有產(chǎn)品轉(zhuǎn)向器、前橋、前懸架等關(guān)鍵部件主體不變的前提下，調(diào)整轉(zhuǎn)向節(jié)臂上球銷(xiāo)穿接方式、更換轉(zhuǎn)向直拉桿可達(dá)到7.2所述效果，優(yōu)化駕駛操縱性，有一定的推廣意義。

參考文獻(xiàn)

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[2] 李志魁等.某自卸車(chē)轉(zhuǎn)向與懸架干涉的ADAMS校核和優(yōu)化設(shè)計(jì).汽車(chē)技術(shù).2012(2):30-34.

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Check and Optimize the Interference Quantity between Steering and Suspension System of a medium-sized Truck

Sun Jiangping
（Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd., Anhui Hefei 230601）

Abstract:check interference quantity between steering and suspension system of a medium-sized Truck in full load and no-load condition,convert to steering wheel angle,show the process of steering wheel hit hands intuitively.By the analysis,interference quantity significantly reduced in full load and no-load condition,When the ball pin installation changes.To test the improved truck,the fault of steering wheel hit hands is resolved.

Keywords:steering; suspension system; interference quantity

作者簡(jiǎn)介：孫江平，就職于安徽江淮汽車(chē)股份有限公司。

中圖分類(lèi)號(hào)：U463.8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1671-7988(2016)03-37-04