居剛，王凱峰，陳興華

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

某重型商用車雙后橋橫向移位問(wèn)題淺析

居剛，王凱峰，陳興華

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章以某重型商用車為研究對(duì)象，針對(duì)該產(chǎn)品在開發(fā)過(guò)程中出現(xiàn)的中后橋橫向擺動(dòng)量及跳動(dòng)過(guò)大的故障進(jìn)行分析，提出應(yīng)對(duì)改進(jìn)方法并進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，通過(guò)一系列改進(jìn)有效的改善了雙后橋橫向移位的問(wèn)題。

橫向移位；平衡懸架；跳動(dòng)

引言

目前在國(guó)內(nèi)重型商用車中匹配平衡懸架的雙后橋結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)總成中后橋的運(yùn)動(dòng)軌跡比較復(fù)雜，不但在垂直方向有著較為復(fù)雜的跳動(dòng)，而且在車輛轉(zhuǎn)向過(guò)程中存在較大的橫向擺動(dòng)量，在通過(guò)不平路面時(shí)存在側(cè)傾跳動(dòng)，均會(huì)導(dǎo)致雙后橋的橫向移位，一旦車輛出現(xiàn)橫向移位，輕則影響車輛的行駛穩(wěn)定性，重則導(dǎo)致橋與車架的撞擊，對(duì)車輛的行駛安全造成嚴(yán)重危害！

在進(jìn)行商用車懸架性能評(píng)估時(shí)，需要重點(diǎn)研究懸架系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性，目前我們國(guó)內(nèi)對(duì)于平衡懸架動(dòng)力學(xué)特性研究側(cè)重于垂直方向剛度跳動(dòng)的研究比較多，但對(duì)于橫向剛度和側(cè)傾跳動(dòng)方面的研究還幾乎處于空白階段。

1 中后橋移位的原理分析和理論分析計(jì)算

對(duì)于重型商用車平衡懸架系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，由于其本身的特性決定了：中后橋橫向移位現(xiàn)象必將存在，但必須要通過(guò)平衡懸架系統(tǒng)將橋的橫向移位控制在一定的范圍以內(nèi)。對(duì)于平衡懸架而言，通常導(dǎo)致橋橫向移位的重要運(yùn)動(dòng)特性分為：傾斜跳動(dòng)和橫向擺動(dòng)。

一般來(lái)說(shuō)，中后橋出現(xiàn)過(guò)度橫向移位主要有以下原因所導(dǎo)致：

由上述FTA分析圖可以看出：中、后橋移位的問(wèn)題原因比較復(fù)雜，涉及到客觀因素的要因，路況、超載和駕駛習(xí)慣的因素，都是難以改變的客觀因素，不多做考慮。

主要從產(chǎn)品設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，總結(jié)以下幾點(diǎn)影響因素分析：

1）后橋板簧限位門靠近車架一側(cè)壁厚不足，抵抗板簧的撞擊力差；但由于后橋產(chǎn)品的限制，本產(chǎn)品后簧距和車架外寬均已限制，驅(qū)動(dòng)橋限位門外端面距車架外端面只有 28mm間隙，不足以支撐限位門壁厚的增加。另外，生產(chǎn)線也偶有反饋后板簧限位門處裝配困難，所以加強(qiáng)限位門內(nèi)壁厚，縮小開檔的辦法也受到限制，難以執(zhí)行。

表1

2）后簧導(dǎo)向板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，長(zhǎng)度過(guò)短對(duì)板簧最下面的單片約束不到位，當(dāng)橋單側(cè)跳起時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)導(dǎo)向板無(wú)法導(dǎo)向的問(wèn)題；后簧導(dǎo)向板的表面硬度過(guò)低，與鋼板彈簧相比表面硬度相差太大，所以造成導(dǎo)向板易磨損，使其阻擋板簧橫向運(yùn)動(dòng)的作用減弱。

3）平衡軸板簧槽周圍接觸部分缺少硬度要求，易磨損，使板簧橫向位移增大；

4）后限位門的螺栓緊固力矩不明確，會(huì)出現(xiàn)緊固力矩不足的情況。

5）板簧與平衡軸之間的配合間隙較大，使板簧橫向竄動(dòng)的位移較大。

6）平衡軸騎馬螺栓孔較大，騎馬螺栓的緊固作用減弱。

7）驅(qū)動(dòng)橋在通過(guò)復(fù)雜路面時(shí)跳動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)干涉問(wèn)題。

基于上述分析，可以初步判定，重型商用車中后橋橫向移位一般由兩種方式導(dǎo)致：一種是中后橋橫向位移量過(guò)大；另一種是中后橋傾斜跳動(dòng)量比較大，這兩種情況都會(huì)導(dǎo)致車輛后端失去控制，中后橋與車架發(fā)生動(dòng)態(tài)干涉甚至翻車等嚴(yán)重事故的發(fā)生。中后橋橫向位移原理比較簡(jiǎn)單，也比較容易控制，下面針對(duì)傾斜跳動(dòng)工況進(jìn)行分析：

確定單側(cè)傾斜跳動(dòng)工況下所測(cè)量的垂直負(fù)載、垂直位移和橋中心的橫向位移，在該工況下橋中心的橫向位移是由于橋在單側(cè)輪胎受到外力支撐彈起跳動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的。

圖1 單側(cè)傾斜跳動(dòng)示意圖

1.1 單側(cè)傾斜跳動(dòng)分析

首先，將懸架系統(tǒng)調(diào)整至整車正常剛度，然后將橋的一端提升至懸架的上跳極限位置，另一端輪胎保持接地位置不變，此時(shí)橋的跳動(dòng)角θ為：

式中ΔZ位移為垂直剛度，D表示測(cè)量位置之間的橫向距離，則橋殼中心橫向位移ΔY為：

其中，Y0為橋殼在零滾動(dòng)下的橫向位移，Y為在各個(gè)滾動(dòng)位置下的測(cè)量的橫向位移，然后如下式計(jì)算懸架的滾動(dòng)中心高度H：

其中，Z為橋中心線到地面之間的距離，為確定橫跨橋殼的扭矩變化ΔT，我們?cè)O(shè)：

其中F為驅(qū)動(dòng)橋單側(cè)載荷Fa減去非簧載Fa0

將扭矩變化描繪成滾動(dòng)角的函數(shù)得到一條曲線，其斜率為：

該斜率即為懸架系統(tǒng)的單側(cè)傾斜跳動(dòng)剛度。

1.2 雙側(cè)傾斜跳動(dòng)分析

圖2 雙側(cè)傾斜跳動(dòng)示意圖

根據(jù)上節(jié)分析計(jì)算方法，可計(jì)算橋跳動(dòng)時(shí)的相應(yīng)擺動(dòng)角度：

其中，Z為橋兩端的縱向位移，D為兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)之間的橫向位移。

則懸架的傾斜剛度為：

可以通過(guò)雙側(cè)傾斜跳動(dòng)與單側(cè)傾斜跳動(dòng)的比率來(lái)表達(dá)。

2 試驗(yàn)驗(yàn)證

通過(guò)上述分析可以得知，若要消除中后橋橫向移位危害，可以通過(guò)增加導(dǎo)向板剛度、消除板簧與平衡軸板簧托座之間間隙等方法來(lái)限制中后橋移位，同時(shí)還可以通過(guò)增加平衡懸架系統(tǒng)的傾斜跳動(dòng)剛度進(jìn)行優(yōu)化，基于上述分析，制定整改方案后，進(jìn)行1萬(wàn)公里各種工況道路驗(yàn)證及半年的市場(chǎng)投放跟蹤，基本消除了匹配平衡懸架的中后橋橫向移位問(wèn)題，達(dá)到預(yù)期效果。

3 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)匹配平衡懸架的重型商用車雙后橋運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行分析，對(duì)導(dǎo)致雙后橋橫向移位的原因進(jìn)行一一判斷，尤其對(duì)驅(qū)動(dòng)橋單側(cè)傾斜跳動(dòng)和雙側(cè)傾斜跳動(dòng)這兩種最為典型復(fù)雜的工況進(jìn)行了模擬分析，找到了制約雙后橋橫向移動(dòng)的關(guān)鍵要素，并制定優(yōu)化方案進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，基本消除了匹配平衡懸架的中后橋橫向移位問(wèn)題，驗(yàn)證了理論分析的正確性。

[1] 王望予. 汽車設(shè)計(jì)[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2000.

[2] 余志生. 汽車?yán)碚揫M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社.1996.

The Brief Analysis Of Certain Heavy Commercial Truck Double Rear Axle’s Lateral Displacement

Ju Gang, Wang Kaifeng, Chen Xinghua
（Anhui Jianghuai Automobile Group Co. Ltd., Anhui Hefei 230601）

In this paper, a heavy commercial vehicle as the research object, in the work of the product in the process of development of rear axle horizontal pendulum momentum and beating too much failure were analyzed, and put forward improvement method and test validation, effectively improved through a series of improved double rear axle horizontal displacement problem.

Lateral displacement; Equalizing type of suspension Flop

U467

A

1671-7988 (2017)21-149-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.21.050

CLC NO.: U467

A

1671-7988 (2017)21-149-03

居剛，就職于安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司。