基于跳動干涉和制動干涉的卡車轉向拉桿布置研究

摘 要：制動跑偏是輕型卡車的一種常見問題。多數源于制動力和底盤幾何的不對稱，往往產生在零部件制造和整車裝配過程中。但對于規律性較強的制動跑偏，就很有可能是懸架與轉向的運動干涉量過大導致的。本文結合某車型制動跑偏問題研究和解決的過程，探討了懸架與轉向運動協調布置的方法，并總結了經驗和心得。

關鍵詞：輕型卡車;懸架轉向協調布置;運動干涉;制動跑偏

引言

汽車轉向傳動系統與懸架系統之間的運動協調性是總布置階段必須認真加以解決的問題，因為兩系統運動干涉量大小直接關系到汽車的行駛性能。如若處理不當，將會引起行駛中車輪擺振和輪胎過度磨損、制動時的干涉跑偏、以及轉向特性變差[1][2]。某輕卡在小批量試制中出現了制動右偏的現象，經排查制動力和裝配對稱性均在設計范圍內。對懸架和轉向的跳動干涉進行了重新校核，找到了解決問題的突破口。本文將結合該車型的校核過程，討論懸架與轉向運動協調布置的方法。

1懸架垂直跳動干涉校核方法

目前大部分卡車廠處理垂直跳動的方法是作圖法[3]。由于底盤各硬點均是空間位置，將空間幾何簡化成平面幾何，存在投影誤差，所以作圖法是有一些誤差的。基于這個原因，有人提出了空間解析法。但對于輕型卡車，直拉桿的落差比一般很小（≤5%），投影長度的變化量很小，投影誤差是可以忽略的，采用作圖法從精度上可以滿足工程需要。基于作圖法理論，用CATIA建立參數化模型，可以實現方便調整，避免了反復作圖。

輸入參數見表1，模型中用到的物理量解算公式及結果：

L=Ls-a×s =1097 mm

=19 mm

=28.5 mm

=411.375 mm

將輸入參數導入，得到跳動干涉校核圖，提取結果見表2。

2制動干涉校核方法

制動工況可以看成是垂直力和縱向力兩種工況的復合。其干涉量可以近似視為兩種工況干涉量的代數和。

a.垂直力工況：懸架垂直跳動，校核方法與“懸架垂直跳動干涉校核方法”相同。

b.縱向力工況：板簧在受縱向力的條件下，將發生縱扭變形。附著在板簧上的所有點將繞縱扭不動點，逆時針旋轉一個縱扭角。

取路面附著系數Φb=0.7，Φ0<Φb，最大制動時前輪壓印，后輪拖印[4]。

上述計算分析得出，雖然該車的跳動干涉量符合要求，但由于節臂點距主片中性層距離偏大（41.3mm），導致制動時縱扭干涉偏大，且無法用跳動干涉抵消到可接受的范圍，產生制動跑偏。應該指出的是，僅從跳動干涉方向分析制動跑偏問題是不合理的。因為很多車型垂直跳動干涉與縱扭干涉轉向趨勢相反，而強制動時縱扭干涉的影響往往更大。

3改進方案及試驗

基于上述的分析，經過迭代計算確定改進方案：搖臂加長20mm，節臂點下降30mm， 節臂點前移12.3mm。校核結果見表4，實車替換驗證結果見表5。

4總結

本文結合實車制動跑偏問題的處理過程，闡述了目前進行懸架、轉向干涉校核的基本方法。在總布置階段用懸架垂直跳動干涉校核方法和制動干涉校核方法，協調硬點布置，可操作性強。

直拉桿布置的經驗：

4.1將節臂球頭布置在主片中性層到第三片之間，干涉量就不會太大。此外，將球頭位置布置在前軸垂線偏前一些，當縱扭時沿直拉桿徑向的干涉量也會小一些。

4.2利用板簧垂直跳動干涉與縱扭的干涉量互相抵消，也是一種可行的措施。但一般不要高于主片中性層30mm。

4.3采用較長的板簧，縱扭不動點的下降量小，轉向節臂球頭的位置就不用布置得很低。

4.4板簧的剛度不宜選太低，這樣縱扭角就不會太大。推薦在強制動時，縱扭角不大于6°。

實際工作中，由于受到駕駛室寬度、減振器布置、轉向分中、方向盤總圈數、成本等的影響，尤其是已投產的車型，可能會無法調整到理想的狀態。這時候就需要設計人員靈活掌握。新開發車型，采用上述的校核方法和評價準則完全可以避免由運動干涉導致方向盤打手和制動跑偏。

參考文獻：

[1]余志生.汽車理論[M].機械工業出版社，2000.10.

[2]陳家瑞.汽車構造（下冊）[M].機械工業出版社，2004.5.

[3]汽車工程手冊6編輯委員會. 汽車工程手冊設計篇[M]. 北京： 人民交通出版社， 2001.

[4]郝安文. 中型在用汽車同步附著系數的合理調整. 當代汽車，1990.6

[5]陳耀明. 鋼板彈簧縱扭問題分析. 東風汽車工程研究院

[6]陳耀明. 汽車鋼板彈簧的縱扭強度校核. 東風汽車工程研究院

作者簡介：

尹春華（1983年-），男，漢族，籍貫：黑龍江省佳木斯市，職務職稱：工程師，學歷：本科，研究方向：車輛動態性能。