關于某車型操縱穩定性差的分析與改進

趙 丹

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230022）

引言

汽車的操縱穩定性是指在駕駛員不感到過分緊張、疲勞的條件下，汽車能遵循駕駛者通過轉向車輪給定的方向行駛，且當遭遇外界干擾時，汽車能抵抗干擾而保持穩定行駛的能力。汽車的操縱穩定性直接影響操縱方便的程度、汽車動力性的發揮和汽車運輸生產率的提高，它是高速汽車安全行駛的一個主要性能，且成為衡量現代汽車性能的主要標準之一。在設計階段，需保證操縱穩定性滿足要求。

1 問題的提出

該4700mm軸距車型為右舵新底盤開發，需進行操縱穩定性試驗來驗證其性能方可投放市場。試驗主要從穩態回正、轉向回正和轉向輕便性三個方面進行。

1.1 該卡車的基本配置表

1.2 穩態回轉

該車型具有典型的不足轉向特性，不存在中性轉向點，左、右轉不足轉向度表現良好，整車車身側傾度表現較好；各測量項目均滿足設計要求。

表2 穩態回轉試驗數據

1.3 轉向回正

該車回正后，左、右轉殘余橫擺角速度均偏大，駕駛員撒手后轉向盤響應速度緩慢，轉向回正國標評分45.8，不滿足≥60分設計要求。

表3 轉向回正試驗數據

2 整改方案

該車型整車GVW為12t，前軸額定載荷為3.5t。結合前期處理操縱穩定性問題的相關經驗，以及理論推理，主要可從整車回正阻力矩和整車四輪定位參數兩個方面進行分析排查。

2.1 整車回正力矩分析

整車回正阻力矩主要體現在轉向器回正阻力矩與主銷止推軸承阻力矩。

其中轉向器回正阻力矩設計要求小于 30Nm，樣件滿足要求，此因素可排除。

主銷止推軸承結構如下圖1所示，查閱資料，其摩擦系數為0.032。而另外一種主銷止推軸承結構，如下圖2所示，其摩擦系數為 0.002，二者外直徑均為 75mm，內直徑均為40mm，但是更換軸承后，其單邊的回正阻力矩可減小13Nm。且原有車型發生類似回正性能不合格問題時通過更換主銷止推軸承，將結構一換為結構二后，復測回正性能合格。綜上，可判定止推軸承回正力矩為影響整車回正性的一個關鍵因素。

圖1 軸承一

圖2 軸承二

通過整改，更換止推軸承后，主觀感受樣車狀態，車速20km/h，方向盤轉角1圈，與原狀態相比：

更換之前左轉回正1/2圈，右轉回正不到1/2圈，回正緩慢；

更換之后左轉回正 3/4圈，回正速度快，右轉回正 3/4圈，回正速度較快。

2.2 整車四輪定位參數分析

整車四輪定位參數有四個方面：車輪外傾、車輪前束、主銷后傾及主銷內傾。車輪外傾有利于汽車的不足轉向和轉向操縱力的減輕；車輪前束一般可由它抵消因車輪外傾在滾動時造成的不利影響，如輪胎磨損加劇；主銷后傾產生主銷拖距，轉向時形成回正力矩，使車輪重新回到直行位置；主銷內傾對車輛制動時的穩定性有很大的影響。

由以上分析，可知其中影響轉向回正性的最主要因素為主銷后傾角。

經過檢測，該車型的整車四輪定位參數如下表所示：

表4

查閱圖紙，結合相關資料，可知，該車型主銷后傾角應為3°30'左右，實測值2°26'，由此，可得出，主銷內傾角偏小是回正力矩偏小整車回正性差的影響因素。

2.3 整改方案

針對該樣車，鋼板彈簧處增加一塊 1°左右的斜墊鐵，使主銷內傾角達到3°16'。

整改完成后，復測操縱穩定性，其轉向回正試驗數據如下表所示：

表5

轉向回正得分61.9分，滿足≥60分設計要求。

3 總結

操縱穩定性是汽車的重要指標之一，直接影響汽車的行駛安全，對于駕駛員的勞動強度也有很大的影響。因此我們在設計源頭，務必要保證操縱穩定性滿足要求。通過上述實例，簡要介紹了轉向回正性不滿足要求時候的分析思路以及整改方案，并可依據此方案，對新開發同平臺產品給予指導并推廣。

[1] 陳家瑞.汽車構造:上冊.機械工業出版社.2009.

[2] 王霄鋒.汽車懸架和轉向系統設計.清華大學出版社.2015.

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