車輪與輪胎設(shè)計(jì)間隙研究

劉明　劉春梅　韓權(quán)武

摘 要：本文以解決某款新車型正向設(shè)計(jì)輪罩在車輛在綜合耐久路試過程中出現(xiàn)了前輪胎和輪罩干涉的現(xiàn)象對(duì)輪胎與輪罩間隙設(shè)計(jì)的因素進(jìn)行研究分析，增加了新的輪胎包絡(luò)工況明確了輪胎和輪罩的預(yù)留間隙值。

關(guān)鍵詞：間隙 尺寸公差 輪胎包絡(luò)

Research on Design Gap Between Wheel and Tire

Liu Ming，Liu Chunmei，Han Quanwu

Abstract：This article aims to solve the problem of interference between the front tire and the wheel cover during the comprehensive endurance road test of a new model of forward design wheel cover， and analyzes the factors of the tire and wheel cover clearance design， and adds a new tire envelope condition， and clarifies the reserved clearance value of the tire and wheel cover.

Key words：clearance， size， tolerance， tire envelope

1 引言

我國(guó)汽車行業(yè)正在蓬勃發(fā)展，汽車的對(duì)造型的要求越來越高;基于基礎(chǔ)車型的開發(fā)，我們希望車輪越來越大，但是和輪眉輪罩之間的間隙能夠盡可能小，保持美觀。同時(shí)汽車的舒適性要求提高，汽車懸架的行程也希望做的比較大，這就需要輪胎和輪罩之間有最小的設(shè)計(jì)間隙，且能夠保證兩個(gè)運(yùn)動(dòng)件之間不干涉。合理的設(shè)計(jì)輪罩與輪胎間隙非常重要。影響車輪輪罩和輪胎的設(shè)計(jì)間隙的相關(guān)因素：準(zhǔn)確模擬輪胎運(yùn)動(dòng)軌跡，精確控制相關(guān)零部件公差，安全余量設(shè)定;本文通過某車型中的過程問題來研究輪胎與輪罩間隙設(shè)定的范圍。

2 問題來源

某車型在試制階段整車耐久試驗(yàn)過程中出現(xiàn)輪胎與輪罩干涉，前輪在車輪后面出現(xiàn)輕微干涉見圖1。

3 分析過程

根據(jù)實(shí)車的輪胎和輪罩干涉位置在理論設(shè)計(jì)模型上進(jìn)行運(yùn)動(dòng)模擬，用于分析理論分析工況和試驗(yàn)場(chǎng)試驗(yàn)道路的擬合程度;然后進(jìn)行輪胎包絡(luò)規(guī)則的復(fù)核;最后進(jìn)行零部件設(shè)計(jì)公差理論設(shè)計(jì)對(duì)輪心位置的影響，確定預(yù)留輪胎與車輪輪罩預(yù)留間隙的大小。

3.1 工況分析

根據(jù)前輪干涉位置推算在DMU模型上模擬發(fā)生此干涉的工況：數(shù)據(jù)模擬輪罩干涉位置（圖2）同實(shí)際試驗(yàn)車輪罩干涉位置（圖3）。輪胎包絡(luò)涉位置最小理論間隙為9.128mm，工況為滿載+50%轉(zhuǎn)向，此工況為試驗(yàn)場(chǎng)綜合耐久試驗(yàn)（比利時(shí)路轉(zhuǎn)彎）常見工況。

3.2 輪胎包絡(luò)校核

輪胎包絡(luò)生成規(guī)則是根據(jù)DMU模型中輸入懸架的上下跳行程和轉(zhuǎn)向行程進(jìn)行模擬運(yùn)動(dòng)，從而得到輪胎運(yùn)動(dòng)包絡(luò);輪胎采用GB/T 2978中最大尺寸生成輪胎橫截面，在CATIA中進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，完成最大使用輪胎模型;該輪胎模型臂實(shí)際中使用的輪胎外廓尺寸要大，所以生成的輪胎包絡(luò)（見圖4）已有一定的安全系數(shù)。

3.2.1 車輪跳動(dòng)行程的核查表

結(jié)論：根據(jù)整車實(shí)車KC測(cè)試和整車路譜采集懸架實(shí)際行程和理論設(shè)計(jì)行程相符。

3.2.2 車輪前后行程的確認(rèn)

車輪在制動(dòng)和加速工況下，車輪會(huì)有前后方向的運(yùn)動(dòng)，由于DMU模型中前后方向的運(yùn)動(dòng)量無法直接模擬，該工況下的輪胎包絡(luò)是在全行程包絡(luò)前后移動(dòng)5mm模擬該工況的包絡(luò)得到，見表2、圖7、圖8。

結(jié)論：制動(dòng)工況下X向輪胎包絡(luò)小于實(shí)車輪心X方向位移，此因素應(yīng)該是造成輪胎干涉的主因。

3.3 零部件公差分析

零部件尺寸公差：主要有以下兩方面影響輪胎包絡(luò)與輪罩的間隙預(yù)留。①?zèng)Q定車輪裝配位置的零部件尺寸公差，結(jié)論：前后向所有安裝零部件公差累計(jì)為3.54mm，見圖9;②決定輪罩的位置的公差：設(shè)計(jì)值前輪罩安裝部位車身安裝點(diǎn)位置度為±2mm，輪罩本身輪廓度±1mm。

4 分析結(jié)論

輪胎的前后方位移7.4mm，尺寸公差間隙3.54mm，輪罩的尺寸5mm，超出設(shè)計(jì)間隙9.18mm設(shè)計(jì)，引起輪胎與輪輞干涉。

5 驗(yàn)證結(jié)果

通過調(diào)整輪罩尺寸，保證輪胎包絡(luò)增加制動(dòng)工況（前后10mm）設(shè)計(jì)后設(shè)計(jì)間隙大于10mm;整改完成后綜合耐久試驗(yàn)無干涉現(xiàn)象發(fā)生。

6 結(jié)語

根據(jù)此次問題的解決，輪胎間隙預(yù)留考慮優(yōu)化輪胎包絡(luò)生成規(guī)則：全工況輪胎包絡(luò)+制動(dòng)10mm輪胎包絡(luò);間隙預(yù)留10mm，可保證輪罩間隙。

參考文獻(xiàn)：

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