某車型起重機方向盤不正異常問題分析和解決

摘要：通過對某車型起重機方向盤不正問題進行分析，研究底盤、整機狀態下車軸負荷變化，導致方向盤角度的變化規律，并將底盤環節方向盤反角度調整，徹底解決了市場反饋方向盤不正問題，并對2種轉向結構布置結構差異性進行對比，為今后解決此類問題提供系統全面參考方案。

關鍵詞：起重機;方向盤;轉動量;反角度調整

0" "引言

典型起重機四輻方向盤結構主要由輪緣、輪輻及輪轂組成，輪轂為帶錐度內嚙合花鍵連接，共36齒，每齒度數為10°。方向盤通過花鍵與轉向軸連接，其功能是將駕駛者作用到方向盤輪緣上的力轉變為轉矩后傳遞給轉向軸，用來控制車輛的行駛方向[1]。典型方向盤結構如圖1所示。

如果車輛方向盤不正上路行駛，將可能引起車輛行駛過程中一側跑偏，輕則需駕駛者行駛過程不斷修正方向，影響駕駛體驗，重則駕駛引起駕駛員誤判斷，容易引發安全事故。本文通過研究某款起重機車型方向盤不正問題，將影響因素進行分析識別，并進行解決。

1" "方向盤不正故障概述

目前起重機裝配流程是底盤裝配后，在底盤路試環節將方向盤調正，轉整機裝配，再進行起重機性能調試，最后整機交庫待發車。

在同一條裝配線裝配某起重機底盤，其中某一款車型起重機底盤（簡稱車型A，下同）裝配下線后，方向調正，作業人員正常整機裝配后，發現方向盤成批量歪斜，需再次調正，部分車輛流入市場，造成用戶反饋抱怨。分析認為，底盤裝配后，方向盤已經調正，初步判斷，由于整機裝配后質量增加，導致方向盤角度發生變化。

2" "方向盤不正故障分析

2.1" "問題理論分析

以問題車輛轉向結構為例，對其方向盤不正問題進行分析。采用轉向運動干涉計算方法反推空載、滿載下轉向運動軌跡變化，從而模擬出滿載狀態下方向盤角度變化量[2]。

底盤狀態下轉向系統、一橋及前懸架的相對位置如圖2所示。方向盤角度變化原理分析如圖3所示。板簧與車橋通過U型螺栓連接，底盤滿載（即整機狀態）狀態，板簧壓縮，板簧與車橋一起做平移運動，因此板簧主片中心A的運動軌跡為一段圓弧，此圓心為C。同時，轉向節臂與轉向拉桿的球鉸中心B也跟著車橋一起做平移運動，因此轉向拉桿球鉸中心B與板簧主片中心A一起做平移運動。由此可知，轉向拉桿球鉸中心B運動軌跡也是由A、B、C決定的圓心D為中心的圓弧（懸架決定的圓弧）。

此外，轉向拉桿球鉸中心B還沿拉桿連接垂臂的鉸點E做圓弧運動（轉向拉桿決定的圓弧）。實際運動過程中，轉向拉桿球鉸中心B同時受圓心E與圓心D兩者的影響。由圖3可以看出，兩者軌跡并不重合。為此判斷，轉向拉桿將迫使轉向節臂繞主銷轉動，從而發生前輪轉角，最終導致方向盤歪斜。

實際生產過程中，當底盤調整好方向盤，整機裝配結束后，由于底盤負載，板簧壓縮，轉向拉桿球鉸中心B點相對上升。整機裝配后，B點上升。上升量計算如下：

（1）

其中：

G——整機裝配后一軸軸荷增加量，2200kg;

K——板簧自由剛度，540N/mm;

g——重力加速度，9.8m/s2。

兩者軌跡相差Δh為3.63mm，換算成車輪轉角計算如下：

（2）

式中：

L ——轉向垂臂長度，250mm。

轉向垂臂偏轉0.83°，轉向器傳動比為23.27，因此整機裝配后方向盤的轉動量約為19.37°。

2.2" "產品差異性對比分析

對比該底盤裝配線生產其余產品起重機底盤（簡稱車型B，下同），采用同樣裝配流程，裝配下線后，底盤路試環節方向盤調正，裝整機裝配后，整機狀態下未反饋方向盤不正。

2類產品前懸架一致，拉桿球鉸中心、板簧主片中心、板簧卷耳中心、U型螺栓位置、一軸中心相對位置均一致，整機裝配后一軸載荷變化量基本一致，其不同之處分析如圖4所示。

2種車型轉向機布置形式不同，一種為立式布置（車型A），一種為臥式布置（車型B），車型B產品拉桿長度較車型A短。此時轉向拉桿決定的圓弧發生變化，較車型A轉向拉桿決定的圓弧更凸，距離懸架決定的圓弧更近，因此轉向拉桿球鉸中心B點上升相同距離，車型B軌跡差更小。

以車型B為例，經計算可知，懸架決定的圓弧與轉向拉桿決定的圓弧軌跡相差0.84mm，垂臂偏轉角度為0.19°，理論方向盤轉動量為4.48°。實際跟蹤過程中，車型B在底盤調正后，整機裝配后方向盤歪斜角度小，考慮方向盤自由行程間隙±12.5°，整機狀態方向盤方向盤歪斜反饋少。

3" "解決方案

實際裝配中，因方向盤輪轂為花鍵齒連接，底盤狀態下方向盤擺正，大部分車輛無法完全保證正中0°位置，在左右傾角度差在1個齒內（10°）即為中位狀態。根據方向盤擺正角度，將方向盤反角度調整2～3齒，最后緊固中心盤擰緊螺母，做緊固標識。針對車型A方向盤在底盤環節進行反角度調整，整機狀態下方向盤角度無問題反饋。方向盤反角度調整及整機效果驗證如圖5所示。

4" "結論

本文通過方向盤不正問題進行分析，研究底盤、整機狀態下車軸負荷變化，導致方向盤角度變化規律。通過底盤環節方向盤反角度調整，徹底解決市場反饋方向盤不正問題，并對2種布置結構差異性進行對比，為今后解決此類問題提供系統全面參考方案。

參考文獻

[1] 張海源，黃巨成，古紅曉，等.汽車生產線方向盤對中方案探討"[J].汽車實用技術，2018（6）：145-146.

[2] 王霄鋒.汽車底盤設計[M].北京：清華大學出版社，2018.