王莉莉，覃京翎，蒙萬(wàn)才，廖金團(tuán)

（柳州城市職業(yè)學(xué)院機(jī)電與汽車(chē)工程系，廣西 柳州545036）

車(chē)輛行駛跑偏就是指車(chē)輛在行駛過(guò)程中偏離了原來(lái)直線(xiàn)駕駛的狀態(tài)，這會(huì)影響車(chē)輛的操縱穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向性能，同時(shí)也是十分危險(xiǎn)的[1]。導(dǎo)致車(chē)輛行駛跑偏的因素很多，輪胎氣壓不勻，四輪定位不準(zhǔn)，零部件尺寸偏差，制動(dòng)力不勻等[2]。通過(guò)行駛跑偏故障分析診斷，找出跑偏因素至關(guān)重要。本文通過(guò)對(duì)某車(chē)型行駛向右跑偏故障進(jìn)行理論分析及三坐標(biāo)測(cè)量研究，找出行駛跑偏的關(guān)鍵因素，對(duì)行駛跑偏問(wèn)題研究有一定的指導(dǎo)意義。

1 故障現(xiàn)象

通過(guò)對(duì)某車(chē)型的兩輛車(chē)在高速公路進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)該車(chē)存在向右跑偏現(xiàn)象，測(cè)試結(jié)果如表1所示。

表1 兩輛車(chē)在高速公路測(cè)試結(jié)果

（注：測(cè)量跑偏時(shí)間時(shí)，行駛速度100 km/h，左側(cè)車(chē)輪壓左側(cè)車(chē)道線(xiàn)直線(xiàn)行駛，松手后測(cè)算車(chē)輛右側(cè)車(chē)輪壓到右側(cè)車(chē)道線(xiàn)的時(shí)間（如向左跑偏則反之），V1 等級(jí)：X<5 s；V2 等級(jí)：510 s）

通過(guò)測(cè)試結(jié)果分析，1#車(chē)和2#車(chē)均存在向右跑偏現(xiàn)象，但是2#車(chē)評(píng)價(jià)等級(jí)為OK，表示在可接受范圍。為了更好得分析車(chē)輛行駛跑偏的原因，故對(duì)跑偏車(chē)輛進(jìn)行三坐標(biāo)測(cè)量。為避免輪胎氣壓不一致導(dǎo)致的整車(chē)姿態(tài)變化，將故障車(chē)輪胎拆掉，只裝鋼圈，進(jìn)行三坐標(biāo)測(cè)量，如圖1、圖2所示。

圖1 三坐標(biāo)測(cè)量

圖2 三坐標(biāo)測(cè)量結(jié)果

從三坐標(biāo)測(cè)量結(jié)果（如表2所示）可以看出，1#車(chē)后軸垂直平分線(xiàn)和前軸垂直平分線(xiàn)距離約為9.611 mm，2#車(chē)后軸垂直平分線(xiàn)和前軸垂直平分線(xiàn)距離約為6.212 mm。

表2 三坐標(biāo)測(cè)量結(jié)果（單位：mm）

2 故障分析

影響車(chē)輛行駛跑偏的因素很多，但對(duì)上述跑偏車(chē)輛進(jìn)行檢查，可以排除輪胎氣壓不勻，四輪定位不準(zhǔn)，制動(dòng)力不勻等因素。目前重點(diǎn)排查跑偏車(chē)輛的零部件尺寸是否存在偏差，所以對(duì)跑偏車(chē)輛進(jìn)行受力分析。

2.1 坐標(biāo)系建立

通過(guò)以上三坐標(biāo)測(cè)量結(jié)果，以車(chē)輛后軸方向?yàn)閄軸、后軸垂直平分線(xiàn)為Y軸，可得出1#車(chē)和2#車(chē)四個(gè)輪胎相對(duì)于坐標(biāo)系的位置，如圖3、4所示。

圖3 1#車(chē)坐標(biāo)系建立

圖4 2#車(chē)坐標(biāo)系建立

2.2 受力分析

如圖5所示，車(chē)輛平衡的條件為：

理論狀態(tài)下，F(xiàn)1＝ F2，L1＝ L2，F(xiàn)3＝ F4，L3＝ L4輛合力矩為零。即車(chē)輛保持直行狀態(tài)的條件為前后軸垂直平分線(xiàn)重合。

通過(guò)以上三坐標(biāo)測(cè)量發(fā)現(xiàn)，故障車(chē)前后軸垂直平分線(xiàn)不重合，有一定偏距L（1#車(chē)：9.611 mm，2#車(chē)：6.212 mm），此偏距將導(dǎo)致車(chē)輛合力矩向右，可能導(dǎo)致車(chē)輛向右跑偏。

圖5 受力分析

此狀態(tài)下，F(xiàn)1＝ F2＝ F，L1＜ L2，F(xiàn)3＝ F4，L3＝ L4車(chē)輛合力矩不為零，產(chǎn)生向右的合力矩：

汽車(chē)在平坦路面行駛阻力的計(jì)算：

汽車(chē)在平坦路面行駛時(shí)受到滾動(dòng)阻力、空氣阻力和加速阻力，如下式所示：

滾動(dòng)阻力：

其中G為汽車(chē)總重力，f為滾動(dòng)阻力系數(shù)，對(duì)于轎車(chē)，f的值可用下式計(jì)算：

f0為一瀝青或混凝土路面為0.020；vα為車(chē)速（km/h）。

取某車(chē)型整車(chē)質(zhì)量2 T，行駛速度100 km/h，帶入公式可計(jì)算出滾動(dòng)阻力為：

空氣阻力：Ff=G·f=588 N

其中，CD為空氣阻力系數(shù)，轎車(chē)取 0.4～0.6，貨車(chē)取 0.8～1.0，大客車(chē)取0.6～0.7；A為汽車(chē)迎風(fēng)面積：A=B·H；B為汽車(chē)的前輪距；H為汽車(chē)的高度；vr為汽車(chē)行駛速度。

取某車(chē)型前輪距為1 860 mm，高度為1 925 mm，行駛速度100 km/h，空氣阻力系數(shù)為0.6，代入公式可計(jì)算出空氣阻力為：

加速阻力：

其中，δ為汽車(chē)旋轉(zhuǎn)質(zhì)量系數(shù)，δ主要與飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、車(chē)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和傳動(dòng)系的傳動(dòng)比等有關(guān)。在進(jìn)行動(dòng)力性計(jì)算時(shí)，可按經(jīng)驗(yàn)公式估算：

式中：δ1為車(chē)輪旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)；δ2為飛輪旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)。

在本次分析計(jì)算中，由于車(chē)輛為勻速行駛，所以加速阻力為零。

綜上，可計(jì)算出汽車(chē)行駛阻力為：

根據(jù)以上第五步受力分析結(jié)果，可計(jì)算出車(chē)輛在行駛時(shí)受到的合力矩為：

對(duì)于1#車(chē)，∑F＝3 203 N·mm

對(duì)于2#車(chē)，∑F＝2 070 N·mm

通過(guò)計(jì)算可以看出，在前后軸垂直平分線(xiàn)有偏距的時(shí)候，所產(chǎn)生的合力矩向右，是車(chē)輛向右跑偏的原因之一。

3 故障診斷

為了驗(yàn)證理論分析可靠性，對(duì)跑偏車(chē)輛（1#車(chē)）更換帶檢測(cè)數(shù)據(jù)的后橋總成（3號(hào)后橋），然后重新進(jìn)行高速路試，測(cè)試速度100 km/h，向右跑偏，跑偏時(shí)間8.3 s，評(píng)價(jià)等級(jí)為V3。

對(duì)跑偏車(chē)輛（1#車(chē)）更換帶檢測(cè)數(shù)據(jù)的后橋總成（3號(hào)后橋）進(jìn)行三坐標(biāo)測(cè)量。本次測(cè)量主要測(cè)量后橋上、下擺臂安裝內(nèi)孔的位置，后橋三坐標(biāo)測(cè)量位置見(jiàn)如圖6所示，測(cè)量結(jié)果如表3、4、5所示。

圖6 后橋三坐標(biāo)測(cè)量位置

表3 1#車(chē)初始后橋測(cè)量結(jié)果

表4 3號(hào)后橋測(cè)量結(jié)果

表5 X方向數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

從三坐標(biāo)測(cè)量結(jié)果發(fā)現(xiàn)后橋總成上下擺臂安裝點(diǎn)不符合要求（孔 3、4、5、6的 X 方向偏差），左右差值將影響車(chē)輛后輪推力角，從而導(dǎo)致車(chē)輛跑偏；從三坐標(biāo)測(cè)量結(jié)果和AVES評(píng)價(jià)結(jié)果可以看出，后橋總成上下擺臂安裝點(diǎn)X方向左右差值越大，車(chē)輛跑偏時(shí)間越短，車(chē)輛跑偏越嚴(yán)重，與理論相符。因此，后橋總成不符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是車(chē)輛跑偏的重要因素。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上分析結(jié)果可以看出，車(chē)輛合力矩向右，與車(chē)輛實(shí)際跑偏方向相符，是車(chē)輛向右跑偏的主要原因。后橋總成上下擺臂安裝點(diǎn)不符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是車(chē)輛向右跑偏的重要因素，經(jīng)對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行分析整改，目前后橋總成上下擺臂安裝點(diǎn)均已符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過(guò)連續(xù)4個(gè)月的評(píng)價(jià)，目前均未發(fā)現(xiàn)某車(chē)型向右跑偏問(wèn)題，整改完畢，達(dá)到預(yù)期要求。