基于車架虛擬中心線的車橋車架測量方法

謝 敏

（廣西申龍汽車制造有限公司，廣西 南寧 530299）

前言

一般車架的測量方法是測量車架支架到左右基準(zhǔn)中對應(yīng)一側(cè)基準(zhǔn)的距離，這種測量方法沒有考慮車架變形以及左右基準(zhǔn)自身誤差的影響，容易出現(xiàn)累積誤差[1]。前橋測量方法則是測量前輪和大梁左右差，以及左右軸距差，此方法也沒有考慮車架變形，也會產(chǎn)生累積誤差。而后橋采用推進(jìn)線測量方法，將車架兩處橫截面中點(diǎn)擬合成整車虛擬中心線，測量后橋推進(jìn)線和虛擬車架中心線的偏差值，此方法能夠消除車架變形影響，較準(zhǔn)確反映后橋和車架的位置關(guān)系。

目前客車車架大多為全承載結(jié)構(gòu)，由小規(guī)格型鋼組合而成。車架、前橋、后橋測量基準(zhǔn)各不相同，車架變形和制作誤差會導(dǎo)致車架、前橋、后橋的累積誤差過大，測量數(shù)據(jù)失真。

本文參考后橋推進(jìn)線測量原理，介紹一種前橋、后橋、車架都適用的車架虛擬中心線測量方法。該方法能夠準(zhǔn)確反映車架、車橋位置關(guān)系，車架和車橋使用統(tǒng)一的測量基準(zhǔn)，從而消除基準(zhǔn)誤差，提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

1 基于車架虛擬中心線的后橋測量方法

后橋測量方法如下：在車架上取兩處橫截面的中點(diǎn)a、b，兩點(diǎn)的連線為車架虛擬中心線，從后輪激光發(fā)射器發(fā)射一個(gè)垂直后橋的激光。通過調(diào)整激光發(fā)射器左右位置，激光通過b點(diǎn)射孔射到 a點(diǎn)激光接收器上。激光接收器上投影點(diǎn)和 a點(diǎn)左右距離為后橋推進(jìn)線，詳見圖1。

后橋推進(jìn)線和車架位置關(guān)系如下：

式中：αr為后橋垂線和車架虛擬中心夾角；Lt為后橋推進(jìn)線（mm）；Lab為車架中心點(diǎn)ab距離（mm）。

當(dāng)后橋推進(jìn)線為0時(shí)，后橋和車架中心線垂直，此時(shí)后橋左右輪胎到激光的距離差為后橋中心和車架中心的偏距。

圖1 后橋推進(jìn)線測量原理

2 基于車架虛擬中心線的前橋測量方法

前橋?yàn)檗D(zhuǎn)向橋，目前尚無準(zhǔn)確定位前橋垂直方向的激光發(fā)射裝置，無法按后橋推進(jìn)線方法測量前橋，只能通過測量前后橋相對位置的方法定位前橋。測量方法如下：

前橋左右輪到后橋射出的激光線距離差為前后橋左右偏距。前后橋左右輪軸距差則反映了前后橋的角度偏差，可通過左右軸距差值大致推算出前后橋夾角。

式中：αfr為前后橋夾角；△Lz為左右軸距差（mm）。Lcf為前橋左右軸距測量點(diǎn)間距（mm）。

當(dāng)后橋推進(jìn)線為0，后橋左右輪胎到激光的距離相等時(shí)，后橋中心在車架虛擬中心線上，并且垂直車架中心線，此時(shí)前后橋位置偏差實(shí)為前橋和車架位置偏差。

注：前橋?yàn)檗D(zhuǎn)向橋，測量前橋之前需將前輪轉(zhuǎn)角調(diào)整為0°。當(dāng)前輪和車架大梁平行時(shí)，前輪轉(zhuǎn)角為前橋法線和車架大梁夾角。當(dāng)前輪和后橋激光線平行時(shí)，前輪轉(zhuǎn)角為前后橋夾角。因此當(dāng)車架精度較高時(shí)，一般以前車架為基準(zhǔn)，將前輪和車架調(diào)平行。當(dāng)車架精度不高時(shí)，需多次調(diào)整軸距和前輪轉(zhuǎn)角直至左右軸距相等，前輪和后橋激光線平行。

3 基于車架虛擬中心線的車架測量方法

由于前后橋位置是以車架的虛擬中心線為基準(zhǔn)測量的。因此定位車橋的車架也必須以此中心線為測量基準(zhǔn)才能減小數(shù)據(jù)的測量誤差，車架和車橋數(shù)據(jù)才能相互對應(yīng)。

3.1 車架虛擬中心線設(shè)定

定位車橋縱向的車架支架根據(jù)懸架類型可分為：板簧固定端支架，氣簧導(dǎo)向臂支架，氣簧縱向推力桿支架等。這類支架需保證左右支架安裝孔中心點(diǎn)連線和車架中心線垂直，車橋才能和車架中心線垂直，才能確保車輛直線行駛不

磨胎[2][3]。

由于等腰三角形底邊中點(diǎn)和頂點(diǎn)的連線垂直底邊[4]，因此可以將等腰三角形底邊中點(diǎn)和頂點(diǎn)連線作為車架中心線。如圖1所示，如將a點(diǎn)設(shè)為前橋左右縱向支架安裝孔中點(diǎn)，b點(diǎn)為后橋左右縱向支架安裝孔中點(diǎn)，ab連線為車架虛擬中心線。前橋左右縱向支架到b點(diǎn)距離（bc、bd）必須相等才能確保前縱向支架安裝孔連線cd垂直車架中心ab。同理a點(diǎn)到后橋左右縱向支架安裝孔距離相等才能保證車架中心 ab和后橋左右縱向支架安裝孔連線垂直。

3.2 車架測量方法

圖2為一款9米車前橋縱向支架和車架中心線位置關(guān)系示意圖，車架中心線間距ab為4430mm，前橋縱向支架安裝孔間距cd為942.5mm，車架制作誤差導(dǎo)致支架安裝孔中點(diǎn)連線cd和車架虛擬中心線ab夾角為89°。通過作圖法測得出bc間距 4463.17mm，bd間距 4446.81mm，bc，bd差值為16.36mm。

畫一個(gè)和 bc等長的圓弧和左側(cè)車架相交與 d’點(diǎn)，此時(shí)dd’間距為16.42mm，和bc，bd差值幾乎相等。由于車架本身有工裝定位，從歷年調(diào)整車橋用的墊片厚度看，車架支架誤差不超過7mm。因此可將車架中心點(diǎn)a、b到另一端車橋縱向支架左右安裝孔間距差當(dāng)作是車橋支架前后方向制作誤差，此方法產(chǎn)生的數(shù)據(jù)偏差可以接受。

上述測量方法校正之后的前后橋左右縱向支架，可作為車架測量基準(zhǔn)，測量車架上車橋懸架其它相關(guān)支架位置。

圖2 車架位置關(guān)系示意圖

注：圖2中cd’間距為942.64mm，支架校正前后車架中點(diǎn)a和a’左右偏距為（942.5-942.64）/2=0.07mm。從圖中可看出：支架前后方向偏差 16.42mm時(shí)，車架中心橫向位移0.07mm，可認(rèn)為支架校正前后車架中心線 ab和 a’b重合，不會出現(xiàn)支架校正后導(dǎo)致車架中心線變化，需反復(fù)修正另一端支架無限循環(huán)情況。同時(shí)也說明：定位車架中點(diǎn)時(shí)，車橋縱向支架前后方向定位精度要求不高，人為操作誤差影響小。

3.3 車架中心線定位誤差

由于每次測量車架和車橋都需要重新定位車架中點(diǎn)，因此車架中點(diǎn)定位重合度高，才能確保車架中心線位置不變，才能減小數(shù)據(jù)的測量誤差。如車架、激光接收器和射孔位置不水平，都會導(dǎo)致車架中點(diǎn)（a，b）左右方向位移，導(dǎo)致車架中心線位移。因此測量前除調(diào)平車架、定位儀器姿態(tài)外，最好通過做標(biāo)記方法檢查每次定位的車架中點(diǎn)是否重合。

4 結(jié)論

綜上所述，通過將前后橋左右縱向支架安裝孔中點(diǎn)a，b兩點(diǎn)連線作為車架虛擬中心線，并建立一套基于車架虛擬中心線的車架車橋測量方法，使得車架、車橋能夠在同一基準(zhǔn)下測量，消除了車架變形和多基準(zhǔn)之間誤差影響。

此檢測方法，將整車制作過程中最初工位（制作車架）和最末工位（下線調(diào)試）測量數(shù)據(jù)相互精準(zhǔn)關(guān)聯(lián)，能夠在車架制作期間就能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，及時(shí)補(bǔ)救，從而減少后續(xù)工位調(diào)整改制工作量。