龔西蒙，徐楊，鮑婕

（泛亞汽車技術(shù)中心，上海 201201）

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離地間隙標(biāo)準(zhǔn)的制定方法

龔西蒙，徐楊，鮑婕

（泛亞汽車技術(shù)中心，上海 201201）

摘 要：離地間隙標(biāo)準(zhǔn)是整車架構(gòu)零件設(shè)計(jì)階段的基本參數(shù)之一，也是影響客戶對(duì)車輛評(píng)價(jià)重要因素。為制定合理的離地間隙標(biāo)準(zhǔn)，文章利用六西格瑪設(shè)計(jì)方法（DFSS）識(shí)別影響離地間隙標(biāo)準(zhǔn)的各項(xiàng)工程指標(biāo)與客戶需求（VOC）的關(guān)系，得出底盤各區(qū)域客戶滿意的離地間隙值。在此基礎(chǔ)上利用通過性實(shí)驗(yàn)對(duì)設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)證，檢驗(yàn)了該方法的有效性。

關(guān)鍵詞：離地間隙；六西格瑪

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.04.005

CLC NO.: U462.1Document Code: AArticle ID: 1671-7988(2016)04-14-03

前言

隨著中國家用轎車日漸普及，消費(fèi)者對(duì)車輛性能指標(biāo)日益關(guān)注，整車離地間隙成為選購車輛的重要參考指標(biāo)之一。對(duì)于國內(nèi)用戶，離地間隙高的車輛在一定程度上更能得到消費(fèi)者青睞。下圖1是部分車型離地間隙值與用戶評(píng)分的關(guān)系，反映了國內(nèi)消費(fèi)者對(duì)離地間隙指標(biāo)的關(guān)注。

離地間隙標(biāo)準(zhǔn)是整車架構(gòu)開發(fā)過程中制定的，主要零件、區(qū)域在設(shè)計(jì)時(shí)需要達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)。該指標(biāo)的制定影響著整車設(shè)計(jì)過程中的各個(gè)環(huán)節(jié)。六西格瑪設(shè)計(jì)(DFSS)是一種致力于前期設(shè)計(jì)質(zhì)量的、閉環(huán)的（始于客戶需求、終于客戶滿意）、穩(wěn)健的、可以滿足客戶對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量、性能期望的方法論。本文從客戶需求角度出發(fā)，利用六西格瑪設(shè)計(jì)方法（DFSS）識(shí)別出影響離地間隙標(biāo)準(zhǔn)的工程指標(biāo)與客戶需求（VOC）的關(guān)系得出底盤各區(qū)域客戶滿意的離地間隙區(qū)值，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了通過性實(shí)驗(yàn)對(duì)設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)證，檢驗(yàn)了該方法的有效性和穩(wěn)健性。

圖1　2009年部分車型售后表現(xiàn)及其最小離地間隙值

1、離地間隙與離地間隙標(biāo)準(zhǔn)

離地間隙標(biāo)準(zhǔn)是整車在進(jìn)行架構(gòu)零件設(shè)計(jì)階段的基本參數(shù)之一，反映了汽車無碰撞地通過地面凸起的能力[1]。離地間隙標(biāo)準(zhǔn)涉及的主要零件、區(qū)域如下圖2所示。一般情況下，離地間隙是指最小離地間隙，即在設(shè)計(jì)最大載荷狀態(tài)下的離地距離。整車實(shí)際通過性能也是通過最小離地間隙及其對(duì)應(yīng)的區(qū)域得以體現(xiàn)。

圖2　離地間隙零件/區(qū)域

2、離地間隙標(biāo)準(zhǔn)主要影響因素

影響離地間隙設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素主要依據(jù)整車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、性能要求來確定，同時(shí)兼顧用戶對(duì)離地間隙的要求，整車設(shè)計(jì)方面主要包括造型因素和動(dòng)力學(xué)因素。

2.1 造型因素

外部造型運(yùn)動(dòng)趨勢的發(fā)展，整車空氣動(dòng)力學(xué)性能要求，使得車頂造型高度越來越低；而用戶對(duì)車內(nèi)空間需求越來越大，促使整車底盤零件向高度降低的趨勢發(fā)展。國標(biāo)GB1589-89汽車外廓儲(chǔ)存限界規(guī)定，影響車高H的因素有軸間底部離地高度HG，室內(nèi)高度HI，車頂造型高度HT。離地高度與造型高度的關(guān)系近似于：HG=H-HI-HT。由此可見，離地間隙是整車造型與零件布置不斷調(diào)整的結(jié)果，確立前期造型硬點(diǎn)將有助于離地間隙標(biāo)準(zhǔn)的確定。

2.2 動(dòng)力學(xué)因素

車輛的操縱穩(wěn)定性是關(guān)鍵的整車性能指標(biāo)，包括橫向和縱向穩(wěn)定性。橫向穩(wěn)定性表達(dá)式為：

式中，B為車輛輪距，?為地面附著系數(shù)，L為質(zhì)心偏離中心線距離，Z為整車質(zhì)心高度。

縱向穩(wěn)定性表達(dá)式為：

根據(jù)車輛動(dòng)力學(xué)知識(shí)，側(cè)向速度穩(wěn)態(tài)值隨車輛質(zhì)心縱向位置呈指數(shù)變化[5]。質(zhì)心的高度與轉(zhuǎn)向側(cè)翻的臨界車速呈指數(shù)關(guān)系[6]。結(jié)合以上兩式可知，質(zhì)心高度是車輛行駛穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素。

3、DFSS在離地間隙標(biāo)準(zhǔn)上的應(yīng)用

六西格瑪設(shè)計(jì)DFSS(IDDOV) 是一種基于客戶需求的工程設(shè)計(jì)方法，致力于前期設(shè)計(jì)質(zhì)量的改進(jìn)和控制。DFSS分析方法的主要步驟包括：確認(rèn)機(jī)會(huì)、定義要求、開發(fā)概念和項(xiàng)目確認(rèn)幾個(gè)階段。確認(rèn)機(jī)會(huì)即確立需要解決的問題和最終指標(biāo)，問題須清晰具體，范圍明確；指標(biāo)是直接獲益的值，能夠直接衡量或計(jì)算。定義要求分為收集、分析與轉(zhuǎn)化。首先對(duì)項(xiàng)目客戶（包括內(nèi)部客戶、外部客戶）要求進(jìn)行收集，然后就收集的信息進(jìn)行分類分析，轉(zhuǎn)化為工程和項(xiàng)目指標(biāo)，最終根據(jù)權(quán)重度將性價(jià)比最大的工程指標(biāo)做為后續(xù)設(shè)計(jì)解決的目標(biāo)。項(xiàng)目確認(rèn)，既通過試驗(yàn)對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)合上文分析將離地間隙標(biāo)準(zhǔn)制定中應(yīng)當(dāng)考慮的各項(xiàng)因素，總結(jié)如下表1。

表1　離地間隙標(biāo)準(zhǔn)制定影響因素

為了識(shí)別以上因素與客戶評(píng)價(jià)的關(guān)系，對(duì)不同離地間隙情況下用戶評(píng)分情況進(jìn)行了調(diào)研。通過對(duì)客戶需求VOC的分析轉(zhuǎn)化，得到離地間隙工程指標(biāo)與客戶需求VOC的關(guān)系如下圖3所示。

圖3　客戶需求VOC與底盤高度函數(shù)

根據(jù)不同區(qū)域零部件離地間隙值與客戶評(píng)價(jià)函數(shù)關(guān)系，與評(píng)價(jià)值呈現(xiàn)相關(guān)性的離地間隙值，通過測量數(shù)據(jù)的擬合曲線確定標(biāo)準(zhǔn)值；呈現(xiàn)離散性的離地間隙值，通過試驗(yàn)后的外觀影響來確定采用的離地間隙值。可以得到客戶滿意的離地間隙區(qū)域及對(duì)應(yīng)的高度區(qū)間。

除能全面了解客戶需求外，穩(wěn)健性分析也是DFSS的一個(gè)重要特點(diǎn)。分析可得影響底盤離地間隙標(biāo)準(zhǔn)制定的因素中，壞路障礙物、坡道以及車速等參數(shù)是不可控的噪音因子，而副車架、動(dòng)力總成、排氣管、油箱以及車身的離地間隙則是主要考慮的關(guān)鍵因素。為確認(rèn)關(guān)鍵因素的取值范圍設(shè)計(jì)了通過性試驗(yàn)，試驗(yàn)包含路肩測試、標(biāo)準(zhǔn)凹槽、壞路動(dòng)態(tài)、上下斜坡以及坡道停車等。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，車身及排氣管的離地間隙與用戶評(píng)分沒有明顯函數(shù)關(guān)系，而副車架、動(dòng)力總成、燃油箱等部件的離地間隙與用戶評(píng)分的關(guān)系符合上圖3的趨勢。本文旨在探討離地間隙標(biāo)準(zhǔn)制定的方法，

具體的離地間隙數(shù)值與目標(biāo)車型也有很大關(guān)系在此不做詳細(xì)列舉。例如，中國城市道路路緣石法規(guī)中，常用的H型路肩高度在150mm-250mm之間；考慮SUV用戶的使用需求，重要底盤部件必須高于此高度或增加有效的保護(hù)措施。

4、結(jié)束語

離地間隙作為整車架構(gòu)開發(fā)的參數(shù)，對(duì)底盤零件布置具有重要意義。離地間隙標(biāo)準(zhǔn)的制定，除保證整車造型、動(dòng)力性能外，更需要結(jié)合客戶實(shí)際需求，以保證產(chǎn)品競爭性。離地間隙標(biāo)準(zhǔn)的制定，更多的是對(duì)于整車人機(jī)工程指標(biāo)、動(dòng)力學(xué)參數(shù)、實(shí)際客戶感知的解讀。運(yùn)用競爭數(shù)據(jù)庫的分析，有效的設(shè)計(jì)質(zhì)量控制工具，是得到標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)的關(guān)鍵，并能將設(shè)計(jì)失效風(fēng)險(xiǎn)降到最低。在汽車開發(fā)過程中，不拘泥于原有標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)市場發(fā)展需求，運(yùn)用新設(shè)計(jì)，新方法對(duì)工程指標(biāo)不斷改進(jìn)、創(chuàng)新，是汽車工程前進(jìn)發(fā)展的關(guān)鍵。

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中圖分類號(hào)：U462.1文獻(xiàn)標(biāo)示碼：A

文章編號(hào)：1671-7988(2016)04-14-03

作者簡介：龔西蒙，主任工程師，就職于泛亞汽車技術(shù)中心有限公司。

Robust design of Ground Clearance Standard

Gong Ximeng, Xu Yang, Bao Jie
( Pan Asia Technical AutomotiveCenter, Shanghai 201201 )

Abstract:The groundclearance criteriaisone of the basic parameters for vehicle architecture design, it’s also an important parameter which affects the appeal value of customer. In order to establish a reasonable ground clearance standard,this paper use 6 SIGMA design method to identify the relationship between engineering indexes and voice of customer. Base on the appropriate ground clearance of different chassis components, design the vehicle crossover experiment. And the result of this experiment prove the usefulness and robustness of the method.

Keywords:Ground Clearance; Six-sigma