某載貨汽車(chē)輪胎輪罩干涉分析

許瑪麗

(江淮汽車(chē)股份有限公司，安徽合肥 230601)

某載貨汽車(chē)輪胎輪罩干涉分析

許瑪麗

(江淮汽車(chē)股份有限公司，安徽合肥 230601)

針對(duì)某高端輕型載貨汽車(chē)在載質(zhì)量1.5 t、3.5g沖擊載荷時(shí)輪胎與輪罩干涉這一問(wèn)題，分析其輪胎及駕駛室設(shè)計(jì)狀態(tài)和問(wèn)題樣車(chē)狀態(tài)的運(yùn)動(dòng)路徑，通過(guò)理論及實(shí)際的結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)及性能分析，探討配獨(dú)立懸架商用車(chē)發(fā)生輪胎輪罩干涉問(wèn)題時(shí)整改方向。

輪胎輪罩干涉；副車(chē)架；獨(dú)立懸架

0 引言

隨著商用汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展和各個(gè)國(guó)家對(duì)商用車(chē)各項(xiàng)指標(biāo)要求的逐漸加強(qiáng)，高端輕型載貨汽車(chē)應(yīng)時(shí)而生，它不僅能夠滿足廣大客戶對(duì)汽車(chē)動(dòng)力、可靠性及用途多樣化的需求，還具備轎車(chē)化的舒適及安全性配置。

文中介紹的這款高端輕型載貨汽車(chē)，配置獨(dú)立懸架，使汽車(chē)具備良好的平順性，以滿足客戶對(duì)轎車(chē)化舒適性要求。但獨(dú)立懸架構(gòu)造復(fù)雜，承載力??；而設(shè)計(jì)目標(biāo)對(duì)該車(chē)的可靠性能要求較高，故該車(chē)在載質(zhì)量1.5 t、3.5g沖擊載荷下高速行駛時(shí)，發(fā)生輪胎與輪罩干涉問(wèn)題，嚴(yán)重影響整車(chē)安全性及駕乘感受。

1 運(yùn)動(dòng)過(guò)程簡(jiǎn)介

如圖1，為此款商用車(chē)配獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)。懸架下擺臂控制輪胎上下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)下擺臂上緩沖塊與副車(chē)架接觸壓縮至其極限時(shí)，輪胎上跳到達(dá)極限[1-2]。

設(shè)計(jì)分析從靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩方面展開(kāi)。

1.1 靜態(tài)分析

為使設(shè)計(jì)結(jié)果滿足所有狀態(tài)，靜態(tài)分析從極限角度出發(fā)，使輪胎上跳極限位置，同時(shí)，使駕駛室向下側(cè)傾至極限位置，測(cè)量間距狀態(tài)。當(dāng)然，兩種極限狀態(tài)不一定同時(shí)發(fā)生，需要根據(jù)不同車(chē)型確認(rèn)間距值是否滿足要求。

1.2 動(dòng)態(tài)分析

假設(shè)汽車(chē)在行駛時(shí)，左右兩車(chē)輪先后遇到障礙物，沖擊載荷分別為G1和G2，左側(cè)車(chē)身由于受到了朝上的載荷G1，由于慣性力作用右側(cè)車(chē)身向下運(yùn)動(dòng)，而此時(shí)右側(cè)車(chē)輪受G2沖擊向上運(yùn)動(dòng)。

輪胎受的沖擊大部分由懸架吸收，跳動(dòng)位置受副車(chē)架與懸架控制，由于獨(dú)立懸架特點(diǎn)，兩個(gè)車(chē)輪跳動(dòng)位置不會(huì)互相影響；但駕駛室位置與兩個(gè)車(chē)輪所受沖擊息息相關(guān)[3-4]。如圖2所示。

由于動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)過(guò)程相對(duì)較復(fù)雜，需要利用CAE工具進(jìn)行分析，且實(shí)際車(chē)輛受到的沖擊載荷不確定，故在設(shè)計(jì)階段，如果確認(rèn)靜態(tài)分析狀態(tài)，預(yù)留好輪胎上跳極限和駕駛室側(cè)傾極限后的間距值，就可以確保干涉問(wèn)題不會(huì)發(fā)生。下面對(duì)設(shè)計(jì)階段的靜態(tài)分析過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

2 設(shè)計(jì)階段數(shù)據(jù)分析

2.1 極限位置確定

利用CATIA約束得出輪胎垂直上跳至極限位置和駕駛室側(cè)傾運(yùn)動(dòng)極限位置。

輪胎運(yùn)動(dòng)。使前下緩沖塊與副車(chē)架接觸并壓縮到其設(shè)計(jì)極限，此時(shí)，輪胎到達(dá)垂直上跳的極限位置，校核輪胎為其半徑的最大值。

1.6 他汀類藥物停藥指征 當(dāng)出現(xiàn)以下指征時(shí)，考慮停藥或更換劑量：（1）年齡≥80歲，AST、ALT超過(guò)正常上限2倍。（2）年齡＜80歲，AST、ALT超過(guò)正常上限3倍。（3）CK超過(guò)正常上限5倍且（或）伴有肌痛、乏力、酸困等他汀類藥物相關(guān)不良反應(yīng)。（4）表皮生長(zhǎng)因子受體（eGFR）下降≥50%。

駕駛室運(yùn)動(dòng)。當(dāng)駕駛室一側(cè)受沖擊而另一側(cè)不受沖擊時(shí)，不受沖擊的一側(cè)會(huì)運(yùn)動(dòng)到向下的極限位置，沖擊載荷大小與緩沖塊被壓縮到極限位置的沖擊載荷大小一致，由比例關(guān)系得出駕駛室一側(cè)向下運(yùn)動(dòng)極限值。

2.2 公差

為使不同零部件達(dá)到互換和配合要求，其幾何參數(shù)可以在一定范圍內(nèi)變動(dòng)。由于影響駕駛室運(yùn)動(dòng)和影響輪胎運(yùn)動(dòng)的尺寸鏈不同，需要根據(jù)各個(gè)尺寸鏈公差計(jì)算累積公差值，并確認(rèn)其對(duì)極限位置間距的影響。

3 樣車(chē)問(wèn)題分析

根據(jù)靜態(tài)分析結(jié)論，干涉問(wèn)題主要由兩方面引起：(1)輪胎垂直上跳距離超過(guò)了設(shè)計(jì)值；(2)駕駛室受沖擊向下運(yùn)動(dòng)超出設(shè)計(jì)范圍。兩方面都會(huì)使輪胎與輪罩接觸干涉。

輪胎狀態(tài)。靜止?fàn)顟B(tài)下，輪胎與輪罩的間距由扭桿調(diào)節(jié)而定，扭桿扭轉(zhuǎn)越多，輪胎與車(chē)輪的間距越大；但輪胎垂直上跳與輪罩的最小間距是固定的，即緩沖塊壓縮至極限位置，輪胎就停止向上運(yùn)動(dòng)了。輪胎受到來(lái)自地面的沖擊載荷上跳，在前下緩沖塊接觸副車(chē)架之前，沖擊載荷全部由扭桿平衡，在前下緩沖塊開(kāi)始接觸副車(chē)架起，沖擊載荷由扭桿和緩沖塊共同平衡，直至緩沖塊被壓縮至極限。故需要確認(rèn)的狀態(tài)包括：副車(chē)架、懸架的各個(gè)零部件是否變形或者損壞。

駕駛室狀態(tài)。確定駕駛室是否滿足設(shè)計(jì)狀態(tài)主要包括：駕駛室精度是否滿足、駕駛室支撐是否滿足。

對(duì)問(wèn)題樣車(chē)進(jìn)行排查，利用FaroArm激光掃描儀發(fā)現(xiàn)，副車(chē)架與懸架前下緩沖塊接觸處發(fā)生凹陷，且緩沖塊開(kāi)裂。

3.1 副車(chē)架凹陷

副車(chē)架與緩沖塊接觸面凹陷，產(chǎn)生的空間使緩沖塊向上運(yùn)動(dòng)距離增加，而導(dǎo)致輪胎相對(duì)輪罩向上運(yùn)動(dòng)距離增加，且輪胎上跳距離與緩沖塊上跳距離存在比例關(guān)系，見(jiàn)圖3。

其中：位置1為緩沖塊與副車(chē)架接觸且緩沖塊壓縮至極限位置；X為緩沖塊由位置2運(yùn)動(dòng)到位置1的運(yùn)動(dòng)位移；Y為輪胎由位置2運(yùn)動(dòng)到位置1的運(yùn)動(dòng)位移；L1為上擺臂長(zhǎng)度；L2為上擺臂旋轉(zhuǎn)點(diǎn)到緩沖塊長(zhǎng)度。

故有：X/Y=L2/L1即Y=X·L1/L2。

所以，若副車(chē)架凹陷，導(dǎo)致緩沖塊多運(yùn)動(dòng)s,則輪胎多運(yùn)動(dòng)值s1=s·L1/L2

3.2 緩沖塊開(kāi)裂

緩沖塊開(kāi)裂導(dǎo)致其性能下降，圖4為此款車(chē)型在緩沖塊開(kāi)裂前后剛度測(cè)試曲線：隨著載荷增加，開(kāi)裂件較狀態(tài)良好緩沖塊的剛度越來(lái)越??；相同沖擊載荷作用下，開(kāi)裂緩沖塊壓縮量變大，導(dǎo)致輪胎跳動(dòng)極限位置上移，而產(chǎn)生干涉風(fēng)險(xiǎn)。

獨(dú)立懸架對(duì)沖擊載荷承載力小，商用車(chē)可靠性試驗(yàn)的惡劣工況是導(dǎo)致零部件變形或損壞的主要原因。

4 結(jié)束語(yǔ)

(1)在設(shè)計(jì)階段，為避免干涉發(fā)生，主要考慮3個(gè)方面：輪胎上跳極限位置，駕駛室側(cè)傾移極限位置及各個(gè)零部件的累計(jì)公差；

(2)在驗(yàn)證階段，為查出問(wèn)題產(chǎn)生原因，主要考慮兩個(gè)方面：副車(chē)架與緩沖塊接觸面是否凹陷，緩沖塊剛度是否發(fā)生變化。

【1】 周長(zhǎng)城.車(chē)輛懸架設(shè)計(jì)及理論[M].北京:北京大學(xué)出版社,2011.

【2】 余志生.汽車(chē)?yán)碚揫M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009.

【3】 Mitschke Manfred,Wallentowitz Henning.Dynamik der Kraftfahrzeuge[M].Springer,2009.

【4】 鳩田幸夫.汽車(chē)設(shè)計(jì)制造指南[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

AnalysisofWheelcoverandTyreInterferenceofOneTruck

XU Mali

(JAC Automobile Co.,Ltd.,Hefei Anhui 230601,China)

In order to solve the problem that tyre and wheelcover interfering of a certain light truck configured with independent suspension in the 1.5t load and 3.5gimpact,the movement paths of design condition and problem truck condition of the tyre and the cab were analyzed.The reform direction to the problem was brought forward by analyzing structure,movement and performance from theory and practice.

Interference between tyre and wheelcover;Subframe;Independent suspension

2014-10-11

許瑪麗(1988—)，本科，工程師，主要從事商用車(chē)車(chē)身總成方面布置開(kāi)發(fā)工作。E-mail：mary880624@163.com。