KC試驗(yàn)臺(tái)在解決扭矩轉(zhuǎn)向問(wèn)題中的運(yùn)用

王凱　陶邦銀　丁常偉　葉明　于陽(yáng)

摘 要：扭矩轉(zhuǎn)向是指車輛急加速時(shí)出現(xiàn)的跑偏現(xiàn)象。本文介紹了扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向原因及受力簡(jiǎn)化模型，通過(guò)KC試驗(yàn)臺(tái)模擬扭矩轉(zhuǎn)向工況，測(cè)量轉(zhuǎn)向系統(tǒng)逆向輸入摩擦力矩，為傳動(dòng)系統(tǒng)目標(biāo)設(shè)定及分解提供指導(dǎo)，可提前有效降低扭矩轉(zhuǎn)向風(fēng)險(xiǎn)。

關(guān)鍵詞：KC試驗(yàn)；扭矩轉(zhuǎn)向；前輪驅(qū)動(dòng)；半軸；傳動(dòng)系統(tǒng)；目標(biāo)設(shè)定

1 引言

扭矩轉(zhuǎn)向是指車輛急加速時(shí)出現(xiàn)的加速跑偏現(xiàn)象。利用KC試驗(yàn)臺(tái)可以近似模擬并測(cè)量逆向輸入轉(zhuǎn)向系統(tǒng)摩擦力矩，為傳動(dòng)系統(tǒng)目標(biāo)設(shè)定和分解提供支持。

2 扭矩轉(zhuǎn)向現(xiàn)象及原因

扭矩轉(zhuǎn)向根本原因是左右傳動(dòng)半軸不對(duì)稱。前驅(qū)車由于發(fā)動(dòng)機(jī)橫置，變速箱通常不在汽車中心平面，而是偏置在一側(cè)，左、右半軸角度不同，使得扭矩分配到左、右側(cè)時(shí)不相等，當(dāng)左右側(cè)扭矩差大于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)逆向摩擦力時(shí)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)偏離中間位置而出現(xiàn)加速跑偏的現(xiàn)象，如圖1所示。

假定差速器輸出扭矩為T，左右扭矩平均分配。且輪胎與地面無(wú)打滑。

簡(jiǎn)化模型及計(jì)算公式如下所示，見(jiàn)圖2：

注：不同公司計(jì)算公式存在差異，本文將傳動(dòng)扭矩分解到輪胎處繞Z軸旋轉(zhuǎn)的扭矩，以便于KC臺(tái)架驗(yàn)證。

T=TMAX*I1*IFD*η

左側(cè)扭矩：MZL=T/2*COSαL*SINβL

右側(cè)扭矩：MZR=T/2*COSαR*SINβR

左右側(cè)扭矩差：△MZ=/MZL-MZR/

式中：T為差速器最大輸出扭矩總和，TMAX為發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩，I1為1檔速比，IFD為主減速比，η為效率，α為半軸與差速器輸出軸之間的夾角，β為半軸與輸出端之間夾角。Mz為分解到輪胎處繞Z軸旋轉(zhuǎn)的扭矩。

若△Mz≤M，M為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的逆向摩擦力矩，扭矩差將不能克服轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的摩擦而出現(xiàn)扭矩轉(zhuǎn)向現(xiàn)象；若△MZ>M，將導(dǎo)致扭矩轉(zhuǎn)向現(xiàn)象。

3 KC試驗(yàn)臺(tái)測(cè)量

通過(guò)試驗(yàn)完全模擬實(shí)車扭矩轉(zhuǎn)向工況較復(fù)雜，忽略急加速時(shí)載荷轉(zhuǎn)移等影響因素，KC試驗(yàn)臺(tái)可以近似模擬測(cè)量轉(zhuǎn)向系統(tǒng)逆向驅(qū)動(dòng)摩擦力矩，見(jiàn)圖3。

目前KC試驗(yàn)臺(tái)無(wú)專門測(cè)量逆驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)摩擦的工況，需進(jìn)行手動(dòng)模式測(cè)量或者編制腳本測(cè)量。

測(cè)量工況設(shè)定：

1.夾持車身，調(diào)整到試驗(yàn)載荷高度，開(kāi)啟發(fā)動(dòng)機(jī)；

2.方向盤和轉(zhuǎn)向機(jī)器人斷開(kāi)；

3.左前車輪采用轉(zhuǎn)角位移控制模式；

4.右前車輪采用隨動(dòng)力的模式；

5.前軸X、Y、Z方向均采用力的模式，模擬實(shí)車真實(shí)情況；

驅(qū)動(dòng)左前車輪，轉(zhuǎn)角±20°，車輪轉(zhuǎn)速1°/s；預(yù)熱2個(gè)循環(huán)，試驗(yàn)3個(gè)循環(huán)，記錄左前車輪的驅(qū)動(dòng)力矩和車輪轉(zhuǎn)角。

圖4和表1為測(cè)量數(shù)據(jù)展示：

4 目標(biāo)設(shè)定及分解

為了在開(kāi)發(fā)前期有效規(guī)避扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向，需要對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)開(kāi)展目標(biāo)設(shè)定及分解，考慮到動(dòng)靜摩擦力、載荷轉(zhuǎn)移等實(shí)車及臺(tái)架試驗(yàn)之間差異因素，通常目標(biāo)保守設(shè)定△MZ≤30Nm，后續(xù)可根據(jù)KC實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行目標(biāo)的修訂。然后根據(jù)上述公式反推校核左、右半軸夾角。

5 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)KC試驗(yàn)臺(tái)在扭矩轉(zhuǎn)向中的運(yùn)用進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，經(jīng)實(shí)際驗(yàn)證效果較好，對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)目標(biāo)設(shè)定及分解具有一定的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

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[3]王凱.《前驅(qū)車型扭矩轉(zhuǎn)向優(yōu)化》.時(shí)代汽車，2018年11期.