許瑪麗

(江淮汽車股份有限公司，安徽合肥 230601)

某載貨汽車輪胎輪罩干涉分析

許瑪麗

(江淮汽車股份有限公司，安徽合肥 230601)

針對某高端輕型載貨汽車在載質(zhì)量1.5 t、3.5g沖擊載荷時輪胎與輪罩干涉這一問題，分析其輪胎及駕駛室設(shè)計狀態(tài)和問題樣車狀態(tài)的運動路徑，通過理論及實際的結(jié)構(gòu)、運動及性能分析，探討配獨立懸架商用車發(fā)生輪胎輪罩干涉問題時整改方向。

輪胎輪罩干涉；副車架；獨立懸架

0 引言

隨著商用汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展和各個國家對商用車各項指標要求的逐漸加強，高端輕型載貨汽車應時而生，它不僅能夠滿足廣大客戶對汽車動力、可靠性及用途多樣化的需求，還具備轎車化的舒適及安全性配置。

文中介紹的這款高端輕型載貨汽車，配置獨立懸架，使汽車具備良好的平順性，以滿足客戶對轎車化舒適性要求。但獨立懸架構(gòu)造復雜，承載力??；而設(shè)計目標對該車的可靠性能要求較高，故該車在載質(zhì)量1.5 t、3.5g沖擊載荷下高速行駛時，發(fā)生輪胎與輪罩干涉問題，嚴重影響整車安全性及駕乘感受。

1 運動過程簡介

如圖1，為此款商用車配獨立懸架結(jié)構(gòu)。懸架下擺臂控制輪胎上下運動，當下擺臂上緩沖塊與副車架接觸壓縮至其極限時，輪胎上跳到達極限[1-2]。

設(shè)計分析從靜態(tài)和動態(tài)兩方面展開。

1.1 靜態(tài)分析

為使設(shè)計結(jié)果滿足所有狀態(tài)，靜態(tài)分析從極限角度出發(fā)，使輪胎上跳極限位置，同時，使駕駛室向下側(cè)傾至極限位置，測量間距狀態(tài)。當然，兩種極限狀態(tài)不一定同時發(fā)生，需要根據(jù)不同車型確認間距值是否滿足要求。

1.2 動態(tài)分析

假設(shè)汽車在行駛時，左右兩車輪先后遇到障礙物，沖擊載荷分別為G1和G2，左側(cè)車身由于受到了朝上的載荷G1，由于慣性力作用右側(cè)車身向下運動，而此時右側(cè)車輪受G2沖擊向上運動。

輪胎受的沖擊大部分由懸架吸收，跳動位置受副車架與懸架控制，由于獨立懸架特點，兩個車輪跳動位置不會互相影響；但駕駛室位置與兩個車輪所受沖擊息息相關(guān)[3-4]。如圖2所示。

由于動態(tài)運動過程相對較復雜，需要利用CAE工具進行分析，且實際車輛受到的沖擊載荷不確定，故在設(shè)計階段，如果確認靜態(tài)分析狀態(tài)，預留好輪胎上跳極限和駕駛室側(cè)傾極限后的間距值，就可以確保干涉問題不會發(fā)生。下面對設(shè)計階段的靜態(tài)分析過程進行詳細說明。

2 設(shè)計階段數(shù)據(jù)分析

2.1 極限位置確定

利用CATIA約束得出輪胎垂直上跳至極限位置和駕駛室側(cè)傾運動極限位置。

輪胎運動。使前下緩沖塊與副車架接觸并壓縮到其設(shè)計極限，此時，輪胎到達垂直上跳的極限位置，校核輪胎為其半徑的最大值。

1.6 他汀類藥物停藥指征 當出現(xiàn)以下指征時，考慮停藥或更換劑量：（1）年齡≥80歲，AST、ALT超過正常上限2倍。（2）年齡＜80歲，AST、ALT超過正常上限3倍。（3）CK超過正常上限5倍且（或）伴有肌痛、乏力、酸困等他汀類藥物相關(guān)不良反應。（4）表皮生長因子受體（eGFR）下降≥50%。

駕駛室運動。當駕駛室一側(cè)受沖擊而另一側(cè)不受沖擊時，不受沖擊的一側(cè)會運動到向下的極限位置，沖擊載荷大小與緩沖塊被壓縮到極限位置的沖擊載荷大小一致，由比例關(guān)系得出駕駛室一側(cè)向下運動極限值。

2.2 公差

為使不同零部件達到互換和配合要求，其幾何參數(shù)可以在一定范圍內(nèi)變動。由于影響駕駛室運動和影響輪胎運動的尺寸鏈不同，需要根據(jù)各個尺寸鏈公差計算累積公差值，并確認其對極限位置間距的影響。

3 樣車問題分析

根據(jù)靜態(tài)分析結(jié)論，干涉問題主要由兩方面引起：(1)輪胎垂直上跳距離超過了設(shè)計值；(2)駕駛室受沖擊向下運動超出設(shè)計范圍。兩方面都會使輪胎與輪罩接觸干涉。

輪胎狀態(tài)。靜止狀態(tài)下，輪胎與輪罩的間距由扭桿調(diào)節(jié)而定，扭桿扭轉(zhuǎn)越多，輪胎與車輪的間距越大；但輪胎垂直上跳與輪罩的最小間距是固定的，即緩沖塊壓縮至極限位置，輪胎就停止向上運動了。輪胎受到來自地面的沖擊載荷上跳，在前下緩沖塊接觸副車架之前，沖擊載荷全部由扭桿平衡，在前下緩沖塊開始接觸副車架起，沖擊載荷由扭桿和緩沖塊共同平衡，直至緩沖塊被壓縮至極限。故需要確認的狀態(tài)包括：副車架、懸架的各個零部件是否變形或者損壞。

駕駛室狀態(tài)。確定駕駛室是否滿足設(shè)計狀態(tài)主要包括：駕駛室精度是否滿足、駕駛室支撐是否滿足。

對問題樣車進行排查，利用FaroArm激光掃描儀發(fā)現(xiàn)，副車架與懸架前下緩沖塊接觸處發(fā)生凹陷，且緩沖塊開裂。

3.1 副車架凹陷

副車架與緩沖塊接觸面凹陷，產(chǎn)生的空間使緩沖塊向上運動距離增加，而導致輪胎相對輪罩向上運動距離增加，且輪胎上跳距離與緩沖塊上跳距離存在比例關(guān)系，見圖3。

其中：位置1為緩沖塊與副車架接觸且緩沖塊壓縮至極限位置；X為緩沖塊由位置2運動到位置1的運動位移；Y為輪胎由位置2運動到位置1的運動位移；L1為上擺臂長度；L2為上擺臂旋轉(zhuǎn)點到緩沖塊長度。

故有：X/Y=L2/L1即Y=X·L1/L2。

所以，若副車架凹陷，導致緩沖塊多運動s,則輪胎多運動值s1=s·L1/L2

3.2 緩沖塊開裂

緩沖塊開裂導致其性能下降，圖4為此款車型在緩沖塊開裂前后剛度測試曲線：隨著載荷增加，開裂件較狀態(tài)良好緩沖塊的剛度越來越小；相同沖擊載荷作用下，開裂緩沖塊壓縮量變大，導致輪胎跳動極限位置上移，而產(chǎn)生干涉風險。

獨立懸架對沖擊載荷承載力小，商用車可靠性試驗的惡劣工況是導致零部件變形或損壞的主要原因。

4 結(jié)束語

(1)在設(shè)計階段，為避免干涉發(fā)生，主要考慮3個方面：輪胎上跳極限位置，駕駛室側(cè)傾移極限位置及各個零部件的累計公差；

(2)在驗證階段，為查出問題產(chǎn)生原因，主要考慮兩個方面：副車架與緩沖塊接觸面是否凹陷，緩沖塊剛度是否發(fā)生變化。

【1】 周長城.車輛懸架設(shè)計及理論[M].北京:北京大學出版社,2011.

【2】 余志生.汽車理論[M].北京:機械工業(yè)出版社,2009.

【3】 Mitschke Manfred,Wallentowitz Henning.Dynamik der Kraftfahrzeuge[M].Springer,2009.

【4】 鳩田幸夫.汽車設(shè)計制造指南[M].北京:機械工業(yè)出版社，2012.

AnalysisofWheelcoverandTyreInterferenceofOneTruck

XU Mali

(JAC Automobile Co.,Ltd.,Hefei Anhui 230601,China)

In order to solve the problem that tyre and wheelcover interfering of a certain light truck configured with independent suspension in the 1.5t load and 3.5gimpact,the movement paths of design condition and problem truck condition of the tyre and the cab were analyzed.The reform direction to the problem was brought forward by analyzing structure,movement and performance from theory and practice.

Interference between tyre and wheelcover;Subframe;Independent suspension

2014-10-11

許瑪麗(1988—)，本科，工程師，主要從事商用車車身總成方面布置開發(fā)工作。E-mail：mary880624@163.com。