某車型行駛向右跑偏故障診斷與分析

王莉莉，覃京翎，蒙萬才，廖金團

（柳州城市職業學院機電與汽車工程系，廣西 柳州545036）

車輛行駛跑偏就是指車輛在行駛過程中偏離了原來直線駕駛的狀態，這會影響車輛的操縱穩定性和轉向性能，同時也是十分危險的[1]。導致車輛行駛跑偏的因素很多，輪胎氣壓不勻，四輪定位不準，零部件尺寸偏差，制動力不勻等[2]。通過行駛跑偏故障分析診斷，找出跑偏因素至關重要。本文通過對某車型行駛向右跑偏故障進行理論分析及三坐標測量研究，找出行駛跑偏的關鍵因素，對行駛跑偏問題研究有一定的指導意義。

1 故障現象

通過對某車型的兩輛車在高速公路進行測試，發現該車存在向右跑偏現象，測試結果如表1所示。

表1 兩輛車在高速公路測試結果

（注：測量跑偏時間時，行駛速度100 km/h，左側車輪壓左側車道線直線行駛，松手后測算車輛右側車輪壓到右側車道線的時間（如向左跑偏則反之），V1 等級：X<5 s；V2 等級：510 s）

通過測試結果分析，1#車和2#車均存在向右跑偏現象，但是2#車評價等級為OK，表示在可接受范圍。為了更好得分析車輛行駛跑偏的原因，故對跑偏車輛進行三坐標測量。為避免輪胎氣壓不一致導致的整車姿態變化，將故障車輪胎拆掉，只裝鋼圈，進行三坐標測量，如圖1、圖2所示。

圖1 三坐標測量

圖2 三坐標測量結果

從三坐標測量結果（如表2所示）可以看出，1#車后軸垂直平分線和前軸垂直平分線距離約為9.611 mm，2#車后軸垂直平分線和前軸垂直平分線距離約為6.212 mm。

表2 三坐標測量結果（單位：mm）

2 故障分析

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

2.1 坐標系建立

通過以上三坐標測量結果，以車輛后軸方向為X軸、后軸垂直平分線為Y軸，可得出1#車和2#車四個輪胎相對于坐標系的位置，如圖3、4所示。

圖3 1#車坐標系建立

圖4 2#車坐標系建立

2.2 受力分析

如圖5所示，車輛平衡的條件為：

理論狀態下，F1＝ F2，L1＝ L2，F3＝ F4，L3＝ L4輛合力矩為零。即車輛保持直行狀態的條件為前后軸垂直平分線重合。

通過以上三坐標測量發現，故障車前后軸垂直平分線不重合，有一定偏距L（1#車：9.611 mm，2#車：6.212 mm），此偏距將導致車輛合力矩向右，可能導致車輛向右跑偏。

圖5 受力分析

此狀態下，F1＝ F2＝ F，L1＜ L2，F3＝ F4，L3＝ L4車輛合力矩不為零，產生向右的合力矩：

汽車在平坦路面行駛阻力的計算：

汽車在平坦路面行駛時受到滾動阻力、空氣阻力和加速阻力，如下式所示：

滾動阻力：

其中G為汽車總重力，f為滾動阻力系數，對于轎車，f的值可用下式計算：

f0為一瀝青或混凝土路面為0.020；vα為車速（km/h）。

取某車型整車質量2 T，行駛速度100 km/h，帶入公式可計算出滾動阻力為：

空氣阻力：Ff=G·f=588 N

其中，CD為空氣阻力系數，轎車取 0.4～0.6，貨車取 0.8～1.0，大客車取0.6～0.7；A為汽車迎風面積：A=B·H；B為汽車的前輪距；H為汽車的高度；vr為汽車行駛速度。

取某車型前輪距為1 860 mm，高度為1 925 mm，行駛速度100 km/h，空氣阻力系數為0.6，代入公式可計算出空氣阻力為：

加速阻力：

其中，δ為汽車旋轉質量系數，δ主要與飛輪的轉動慣量、車輪的轉動慣量和傳動系的傳動比等有關。在進行動力性計算時，可按經驗公式估算：

式中：δ1為車輪旋轉質量換算系數；δ2為飛輪旋轉質量換算系數。

在本次分析計算中，由于車輛為勻速行駛，所以加速阻力為零。

綜上，可計算出汽車行駛阻力為：

根據以上第五步受力分析結果，可計算出車輛在行駛時受到的合力矩為：

對于1#車，∑F＝3 203 N·mm

對于2#車，∑F＝2 070 N·mm

通過計算可以看出，在前后軸垂直平分線有偏距的時候，所產生的合力矩向右，是車輛向右跑偏的原因之一。

3 故障診斷

為了驗證理論分析可靠性，對跑偏車輛（1#車）更換帶檢測數據的后橋總成（3號后橋），然后重新進行高速路試，測試速度100 km/h，向右跑偏，跑偏時間8.3 s，評價等級為V3。

對跑偏車輛（1#車）更換帶檢測數據的后橋總成（3號后橋）進行三坐標測量。本次測量主要測量后橋上、下擺臂安裝內孔的位置，后橋三坐標測量位置見如圖6所示，測量結果如表3、4、5所示。

圖6 后橋三坐標測量位置

表3 1#車初始后橋測量結果

表4 3號后橋測量結果

表5 X方向數據統計

從三坐標測量結果發現后橋總成上下擺臂安裝點不符合要求（孔 3、4、5、6的 X 方向偏差），左右差值將影響車輛后輪推力角，從而導致車輛跑偏；從三坐標測量結果和AVES評價結果可以看出，后橋總成上下擺臂安裝點X方向左右差值越大，車輛跑偏時間越短，車輛跑偏越嚴重，與理論相符。因此，后橋總成不符合設計標準是車輛跑偏的重要因素。

4 結束語

通過以上分析結果可以看出，車輛合力矩向右，與車輛實際跑偏方向相符，是車輛向右跑偏的主要原因。后橋總成上下擺臂安裝點不符合設計標準是車輛向右跑偏的重要因素，經對此問題進行分析整改，目前后橋總成上下擺臂安裝點均已符合設計標準。經過連續4個月的評價，目前均未發現某車型向右跑偏問題，整改完畢，達到預期要求。