商用車駕駛室前面罩試驗方法探究

管李艷，惠耀兵，侯向民

（陜西重型汽車有限公司汽車工程研究院，陜西 西安 710200）

1 引言

前面罩是駕駛室前圍外表面的覆蓋件。前面罩的主要作用是與駕駛室左右側圍、保險杠形成前圍封閉體，遮擋并固定前圍內部的功能件[1]。為了驗證商用車駕駛室前面罩匹配設計的合理性，需對商用車駕駛室前面罩系統進行試驗驗證，本文就驗證方法進行研究。

2 商用車駕駛室前面罩系統組成及驗證目的

2.1 前面罩系統的構成

前面罩系統主要由面罩本體、鉸鏈、鎖系統、氣彈簧、上車扶手、格柵、擾流角板等主要部件構成。

2.2 前面罩系統的功能說明

在車輛行駛和未檢修狀態時，前面罩本體上一對鎖環鎖止在對應的鎖體上。如果檢修或其他原因需要打開前面罩本體時，首先手動打開前面罩鎖，使一對鎖環脫開對應的鎖體，然后人為的操縱打開前面罩本體，前面罩本體在氣彈簧和翻轉鉸鏈的作用下處于完全打開狀態。關閉前面罩本體時，人為操縱關閉前面罩本體，關閉過程中，前面罩本體需要一定的閉合速度，目的是使一對鎖環平穩的被推入對應的鎖體中。

2.3 前面罩系統的驗證目的

為了驗證前面罩匹配設計是否合理，需重點關注以下幾方面：

（1）前面罩開啟角度、鉸鏈的布置、鎖機構開啟方式及結構等是否符合人機要求。

（2）前面罩總成的可靠性能是否符合整車設計要求。

（3）前面罩本體開閉耐久、鉸鏈開關耐久、鎖耐久性、氣彈簧常溫循環壽命等是否符合相關零件的性能指標。

（4）前面罩和周邊件的配合間隙、自身零件的配合、開啟角度及運動間隙等是否符合外觀尺寸技術要求。

以上人機方面的要求通過操作舒適性試驗方法進行驗證，可靠性能是否符合整車設計要求通過整車可靠性試驗方法進行驗證，相關零件的耐久性能指標通過開閉耐久試驗方法進行驗證。

3 商用車駕駛室前面罩試驗方法研究

3.1 前面罩操作舒適性試驗方法研究

前面罩舒適性的試驗驗證，基于維修方便性、零部件布置合理性、人機操作舒適性等方面，開展前面罩舒適性試驗，試驗方法如下：

（1）將前面罩系統的所有零部件按照工藝要求裝配在駕駛室上，在裝配的過程中驗證裝配過程是否操作方便，做好試驗記錄，為設計改進提供支持。

（2）試驗人員預打開和關閉前面罩10 次后，用角度測量儀測量前面罩完全開啟角度是否符合設計要求。

（3）由170cm[2]的人站立在駕駛室前圍處，手動打開前面罩鎖，使一對鎖環脫開對應的鎖體；然后手動操縱打開前面罩本體，使前面罩本體在氣彈簧和翻轉鉸鏈的作用下處于完全打開狀態；這時170cm 的人站立在前面罩正前下方時，要求手掌可觸及到前圍外邊緣處，且頭部不會觸碰到開啟后的前面罩。

（4）用面差儀及間隙尺等工具測量前面罩和周邊件、自身零件、開啟角度后的間隙是否符合外觀尺寸技術要求。

本試驗方法從維修方便性、裝配工藝合理性和開閉操作舒適性等方面驗證前面罩，但本試驗方法中未提及前面罩鎖的開啟力、前面罩本體的開啟力及關閉力，這也是操作舒適性的一個重要指標，如何測量前面罩本體的開啟力和關閉力，及評價前面罩打開和關閉輕便是本試驗方法需要進一步思考和完善之處。

3.2 前面罩可靠性試驗方法研究

前面罩可靠性試驗，主要驗證前面罩總成在整車的使用過程中，前面罩的安裝點是否可靠，前面罩總成吊裝支架、前面罩總成的隔板、承重板等是否有明顯變形及前面罩能否正常打開等問題。目前駕駛室前面罩可靠性試驗方法依據GB/T 12678-90《汽車可靠性行駛試驗方法》[3]。

（1）檢查條件：每行駛100km 左右停車檢查一次，主要檢查前面罩系統各部位是否松脫、明顯變形、損壞等。

（2）故障處理：對前面罩系統松脫部位及時緊固；支架、隔板等無斷裂或嚴重變形時繼續試驗觀察；支架、隔板等有斷裂或嚴重變形導致前面罩無法正常開啟情況，記錄故障級別及里程，更換同一批次合格品樣件繼續試驗。

（3）試驗記錄：按試驗規范詳實記錄。

（4）結果分析：試驗完成后，根據故障率及故障危害度進行可靠性結果分析。

本試驗方法可靠性評價指標要符合整車設計要求，但前面罩可靠性試驗方法周期長、成本高，無法滿足產品研制短周期要求。如在駕駛室總成進行六自由度臺架試驗過程中，依據臺架試驗要求查看、記錄和分析前面罩可靠性，將大幅提高試驗效率。

3.3 前面罩總成開閉耐久試驗方法研究

前面罩總成開閉耐久試驗驗證面罩本體、鎖、氣彈簧、鉸鏈及其他附件的耐久性能指標。試驗方法如下：

（1）將前面罩本體、鎖、氣彈簧、鉸鏈及其它附件按照工藝要求裝配在試驗臺架上。

（2）手動調試打開和關閉前面罩10 次，確保各零部件裝配可靠，前面罩和周邊件的配合間隙、自身零件的配合、開啟角度及運動間隙等符合設計要求，且面罩本體打開平穩、關閉后鎖緊功能正常。

（3）通過控制氣缸動作實現手動打開前面罩鎖。

（4）通過氣缸、轉軸、杠桿、滑環、鋼絲繩索等零部件組合實現手動打開前面罩本體功能。

（5）關閉前面罩本體同打開前面罩本體原理相似，不同之處為使用弧線型杠桿拉動鋼絲繩索，使鋼絲繩索作用在前面罩本體上的力為切線力，這種切線力克服一對氣彈簧的阻力后，在最后有一定的沖擊力行程是能夠使鎖環平穩的推入對應的鎖體中。這是本試驗實現的難點，也是通過多次驗證后，確定的試驗方法。

（6）利用自動化控制技術實現前面罩自動開閉和反復循環計數，按照設計要求完成前面罩開閉耐久試驗。

（7）試驗結束后所有零部件應滿足相關部件的性能要求。

本試驗方法主要研究駕駛室前面罩鎖打開動作、本體完全打開和關閉動作，以板卡為基礎[4]，繼電器、電磁閥、氣缸、光電傳感器等硬件為主體，再利用自動化控制技術實現前面罩系統開閉的計數和反復循環功能。可有效驗證前面罩本體、鎖、氣彈簧、鉸鏈開閉耐久性是否滿足相關產品性能要求；同時也可驗證前面罩與保險杠、車門等匹配性能。

4 結論

本文對前面罩操作舒適性試驗、可靠性試驗、開閉耐久試驗進行了探究，確定了初步的驗證方法，為商用車駕駛室前面罩設計確認及設計優化提供一定的參考的依據。但由于缺乏國家與行業相關試驗標準，以及試驗能力有限，商用車駕駛室前面罩試驗方法還需要進一步研究完善。