羅宏剛，孫文濤，馬國興，王曉鋒

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

雙前軸重型汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)裝配工藝研究

羅宏剛，孫文濤，馬國興，王曉鋒

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

轉(zhuǎn)向系統(tǒng)作為重型汽車的重要組成部分，由于設(shè)計或者裝配制造的不當(dāng)，可導(dǎo)致轉(zhuǎn)向傳動部件之間的干涉，危及駕駛員的人身安全，因此需深入研究轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計和裝配方法。文章以轉(zhuǎn)向系統(tǒng)故障重現(xiàn)的方式為切點，通過數(shù)模仿真校驗、結(jié)構(gòu)優(yōu)化實驗、工藝方法提升等途徑，全方位解析和處理了轉(zhuǎn)向傳動部件干涉問題。強(qiáng)化了對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的深刻認(rèn)知和系統(tǒng)學(xué)習(xí)，而且此類分析問題的方法，有助于解決其他相對運(yùn)動部件較多的干涉現(xiàn)象。

轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；傳動；干涉

CLC NO.:U463.4 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)08-85-03

引言

轉(zhuǎn)向系作為整車的重要組成部分，其用來保持或者改變汽車的行駛方向。駕駛員通過轉(zhuǎn)向操縱裝置，實現(xiàn)車輛的直行或轉(zhuǎn)彎狀態(tài)。承載較重的重型汽車，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對駕駛的舒適型和安全性也起著至關(guān)重要的作用，因此，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)各部件結(jié)構(gòu)的設(shè)計與匹配都尤為重要，裝調(diào)過程中各部件之間的連接也必須按照工藝要求操作，以保證轉(zhuǎn)向系統(tǒng)功能項。

1、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作原理

雙轉(zhuǎn)向軸的重型汽車，其轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括：轉(zhuǎn)向操縱、轉(zhuǎn)向助力、轉(zhuǎn)向傳動三部分。其中轉(zhuǎn)向傳動結(jié)構(gòu)中包括：轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向器支架、搖臂、拉桿、轉(zhuǎn)向梯形、助力缸等部件。駕駛員給方向盤施加一個外力，通過轉(zhuǎn)向管柱和伸縮軸傳遞給轉(zhuǎn)向器輸入軸，經(jīng)轉(zhuǎn)向器放大力矩和減速運(yùn)動后傳到轉(zhuǎn)向搖臂，再通過轉(zhuǎn)向拉桿傳遞給轉(zhuǎn)向軸上的節(jié)臂，使轉(zhuǎn)向軸偏轉(zhuǎn)，實現(xiàn)轉(zhuǎn)向功能，如圖1所示。

車輛在轉(zhuǎn)向過程中，轉(zhuǎn)向傳動系處于運(yùn)動狀態(tài)，桿系、搖臂、助力缸、節(jié)臂等部件隨之一同運(yùn)動。而在運(yùn)動過程中，傳動部件可能會發(fā)生相互干涉現(xiàn)象，易引發(fā)重大安全事故。因此檢查和消除轉(zhuǎn)向系的干涉現(xiàn)象尤為重要，下文以某裝配單元裝調(diào)過程中發(fā)生的轉(zhuǎn)向系部件相互干涉為例，最終通過數(shù)模分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、工藝改進(jìn)等措施，解決轉(zhuǎn)向傳動系的干涉問題。

圖1

2、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)故障再現(xiàn)

現(xiàn)場查看該批問題車輛，車輛啟動后向左轉(zhuǎn)動方向盤至極限位置時，轉(zhuǎn)向機(jī)正常卸荷，此時方向盤轉(zhuǎn)動了兩圈。而將方向盤向右旋轉(zhuǎn)至極限位置時，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)出現(xiàn)了以下干涉情況：搖臂與轉(zhuǎn)向器支架后端干涉、轉(zhuǎn)向直拉桿與左前輪胎干涉、拉桿球頭相互干涉等，此時方向盤旋轉(zhuǎn)了3.2圈。

通過方向盤的左、右圈數(shù)不一致，且左轉(zhuǎn)向正常，而右轉(zhuǎn)向發(fā)生干涉，初步判斷左、右轉(zhuǎn)向不中分，車輛右轉(zhuǎn)角大于左轉(zhuǎn)角，可造成以上問題。

3、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)故障問題分析

經(jīng)查閱技術(shù)文件，獲知該A轉(zhuǎn)向器的相應(yīng)參數(shù)如表1：

表1 A轉(zhuǎn)向器相應(yīng)參數(shù)

A轉(zhuǎn)向器連接拉桿之前，在任何情況下，轉(zhuǎn)向搖臂的擺角不能超過右31°和左31.8°的行程，否則會破壞卸荷閥的初始位置，使轉(zhuǎn)向器行程增大，卸荷滯后，損壞轉(zhuǎn)向器等弊端，工作時搖臂行程為（-47°，+47°），如圖2所示：

圖2 A轉(zhuǎn)向器的關(guān)鍵特性參數(shù)

3.1 重新構(gòu)建數(shù)模進(jìn)行仿真校核

①按照轉(zhuǎn)向角44°的設(shè)計理論值進(jìn)行校核，此時的轉(zhuǎn)向搖臂擺角為左35.8°，右39.7°，處于搖臂擺角（-47°，47°）范圍，且各部件之間均存在間隙，不會發(fā)生干涉，如表2。

表2 數(shù)模仿真轉(zhuǎn)向傳動的運(yùn)動情況

②按照轉(zhuǎn)向搖臂的擺角處于±47°的極限位置進(jìn)行校核，此時除了拉桿與輪胎干涉外，其余部件理論上均存在間隙，但考慮到累計裝配公差及各零部件尺寸公差等因素，此種狀態(tài)下易發(fā)生干涉，如表2。

經(jīng)過反復(fù)實驗，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)向器的行程卸荷閥容易被壓縮，即使在轉(zhuǎn)向直拉桿與搖臂連接后，通過施加在方向盤上的外力也易使轉(zhuǎn)向搖臂的轉(zhuǎn)角超出設(shè)計范圍，從而增大了轉(zhuǎn)向傳動系干涉的風(fēng)險。

3.2 轉(zhuǎn)向搖臂的結(jié)構(gòu)優(yōu)化

通過上一步的數(shù)模仿真和實驗，為了規(guī)避干涉風(fēng)險，我們考慮改變轉(zhuǎn)向搖臂初始位置的角度進(jìn)行補(bǔ)償。如圖3中所示，將轉(zhuǎn)向搖臂向后錯一齒（7.5°）進(jìn)行裝配，以1：26.2的傳動比換算到方向盤上，此時方向可向左多轉(zhuǎn)196.5°（大約0.6圈），對應(yīng)地向右少轉(zhuǎn)196.5°（大約0.6圈）。再結(jié)合故障發(fā)生時，左轉(zhuǎn)向2圈不干涉，右轉(zhuǎn)向3.2圈干涉的現(xiàn)象，搖臂錯齒裝配后，理論上可實現(xiàn)左轉(zhuǎn)向2.6圈，右轉(zhuǎn)向2.6圈。

圖3

圖4

經(jīng)過實車驗證，在此狀態(tài)下方向盤轉(zhuǎn)至左、右極限位置時，搖臂不與轉(zhuǎn)向器支架干涉，且搖臂距離轉(zhuǎn)向器支架前、后兩端間隙均勻，其他轉(zhuǎn)向傳動部件之間也不再干涉，同時方向盤的左、右圈數(shù)一致，轉(zhuǎn)向器正常卸荷。

3.3 裝配工藝優(yōu)化

為了提升轉(zhuǎn)向傳動系的裝配質(zhì)量，我們從工藝方法、裝備、質(zhì)量過程控制等方面進(jìn)行了過程能力提升。

①針對轉(zhuǎn)向器分裝工序，優(yōu)化轉(zhuǎn)向器分裝臺，重置了轉(zhuǎn)向搖臂限位棒位置，保證搖臂擺浮較小，同時保證搖臂與軸頭刻線對齊裝配。

②針對轉(zhuǎn)向直拉桿裝配工序，裝配拉桿時，必須保證軸頭與轉(zhuǎn)向器本體的刻線對齊，同時保證轉(zhuǎn)向軸處于直行狀態(tài)。

③新增 “最小轉(zhuǎn)彎半徑調(diào)整”工序，進(jìn)行轉(zhuǎn)向傳動系統(tǒng)極限狀態(tài)下的檢驗，提前識別設(shè)計與裝配問題，并檢查轉(zhuǎn)向系的干涉情況。

4、結(jié)束語

轉(zhuǎn)向傳動系的干涉現(xiàn)象易于識別，但故障排查過程較為復(fù)雜。而且桿系干涉等造成的后果都比較嚴(yán)重，常常會威脅到駕駛員的人身安全，因此汽車設(shè)計、制造、檢驗環(huán)節(jié)都尤為重要。在生產(chǎn)制造過程中，若發(fā)現(xiàn)了轉(zhuǎn)向傳動干涉的問題，一定要解決該問題。排除干涉問題時，通常需從設(shè)計和裝配過程進(jìn)行分析，最終找到干涉的因素，進(jìn)行改進(jìn)，消除干涉現(xiàn)象。

[1] 余志生.汽車?yán)碚?機(jī)械工業(yè)出版社.2009.3.

[2] 陳家瑞.汽車構(gòu)造.人民交通出版社.2011-08.

[3] 王霄鋒.汽車底盤設(shè)計.清華大學(xué)出版社.2010.3.

[4] 王寶璽,賈慶祥.汽車制造工藝學(xué).機(jī)械工業(yè)出版社.2010.1.

Study on assembly process of double front axle steering system of heavy vehicles

Luo Honggang, Sun Wentao, Ma Guoxing, Wang Xiaofeng
( Shaanxi Heavy Duty Automobile Co., Ltd, Shaanxi Xi’an 710200 )

As an important part of heavy vehicle, due to the improper design or assembly, the interference between the steering gear components is likely to endanger the driver's personal safety.The steering system fault recurrence as the cutoff point, through model simulation verification, structure optimization and process improvement of experimental approaches, comprehensive analysis and processing the steering parts interference problem. Strengthen the deep understanding of the steering system and system learning, and the method of this kind of analysis problems, help to solve the interference of other relative moving parts.

steering system; transmission; interference

U463.4

A

1671-7988 (2017)08-85-03

羅宏剛，就職于陜西重型汽車有限公司汽車總裝配廠。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.08.029