李海碧

【摘 要】隨著人民生活水平的提高，卡車司機(jī)已不再只滿足于車輛能啟動(dòng)、不漏油、能拉貨等基本需求，特別是隨著“80、90后”加入卡車司機(jī)行列，對(duì)卡車的顏值、舒適性、便利性的要求越來(lái)越高。卡車的駕駛室懸置呈現(xiàn)出固定式、半浮、機(jī)械全浮、前機(jī)械后氣囊及全氣囊結(jié)構(gòu)等多種布置形式;底盤懸架鋼板彈簧也呈現(xiàn)出多片簧、少片簧、空懸等多種狀態(tài);駕駛室左右高度差超標(biāo)的故障越來(lái)越多，嚴(yán)重影響駕駛室的顏值及司機(jī)的駕乘感。文章對(duì)駕駛室左右高度差進(jìn)行解析，并提出解決方案及預(yù)防措施，希望為商用車整車設(shè)計(jì)提供參考。

【關(guān)鍵詞】商用車;駕駛室懸置;鋼板彈簧;左右高度差

【中圖分類號(hào)】U463.813 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2019）11-0081-03

0 引言

根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示：卡車司機(jī)每天單次駕車的平均時(shí)間是7.8 h，有9.2%的卡車司機(jī)駕車平均時(shí)間在12 h以上[1]，可見駕駛室的好壞對(duì)卡車司機(jī)的勞動(dòng)強(qiáng)度有很大的影響。

汽車駕駛室應(yīng)對(duì)駕駛員提供便利的工作條件，對(duì)乘員提供舒適的乘坐條件，保護(hù)他們免受汽車行駛時(shí)的振動(dòng)、噪聲，廢氣的侵襲及外界惡劣氣候的影響，其設(shè)計(jì)好壞將直接影響到汽車的舒適性、安全性及顏值。但實(shí)際上，由于車輛本身結(jié)構(gòu)、零部件制造誤差、裝配誤差及設(shè)計(jì)缺陷等影響，伴隨而來(lái)的就是駕駛室左低右高的故障，嚴(yán)重影響車輛的美觀和駕乘感受。按《機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件（GB 7258—2017）》[2]要求，車體外緣左右對(duì)稱部位高度差（如圖1所示）應(yīng)小于等于40 mm;企業(yè)內(nèi)部的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)一般都高于國(guó)標(biāo)，為小于等于30 mm。

通過(guò)對(duì)大量故障車輛檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，駕駛室懸置左右高度差大多為7 mm，底盤懸架板簧左右弧高差為8 mm，這兩處是造成駕駛室左右高度差超標(biāo)的主要因素;本文將會(huì)對(duì)這兩個(gè)要因進(jìn)行重點(diǎn)解析，通過(guò)解析，我們將清楚地知道后續(xù)在設(shè)計(jì)中如何避免駕駛室左右高度差超標(biāo)的故障發(fā)生。本文將主要從駕駛室懸置和底盤懸架板簧進(jìn)行論述。

為了快速地找到造成駕駛室左右高度差的主要影響因素，我們對(duì)駕駛室左右高差超標(biāo)故障車輛進(jìn)行整車狀態(tài)下關(guān)鍵尺寸測(cè)量和拆解車輛關(guān)鍵零件的檢測(cè)，檢測(cè)發(fā)現(xiàn)故障車輛所裝配的零件都滿足檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，但從整車狀態(tài)下關(guān)鍵尺寸測(cè)量數(shù)據(jù)中我們不難發(fā)現(xiàn)，駕駛室左右高度差、超標(biāo)車的高度差主要分布在34.3～42.6 mm，造成駕駛室左右高度差的主要因素是駕駛室懸置壓縮量和底盤懸架板簧壓縮量左右變差大（見表1）。

綜上分析，下面我們將從駕駛室懸置壓縮量和底盤懸架板簧壓縮量進(jìn)行分析。

1 駕駛室懸置壓縮量分析

隨著司機(jī)的年輕化，對(duì)駕駛室的舒適性要求越來(lái)越高，為提高用戶的滿足度，駕駛室懸置也由固定式向半浮、機(jī)械全浮、前機(jī)械后氣囊及全氣囊結(jié)構(gòu)發(fā)展;為滿足駕乘舒適性，駕駛室懸置彈簧剛度不能太大，同時(shí)駕駛室內(nèi)部所裝的零部件左右存在差異，造成駕駛室懸置左右受力不均，下面我們以一款4×2半浮駕駛室的車輛為例進(jìn)行分析。

為了準(zhǔn)確地了解駕駛室總成前后懸置的受力分布情況，我們將故障車輛的駕駛室總成送到了檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)駕駛室總成前、后懸四點(diǎn)的受力和重心位置進(jìn)行了測(cè)量，所得結(jié)果見表2。

綜上分析，駕駛室懸置壓縮量左右差值理論分析與實(shí)際測(cè)量相當(dāng)，符合事實(shí)。已知駕駛室寬度為2 490 mm，駕駛室后懸支架的距離為1 200 mm;可以計(jì)算出駕駛室懸置對(duì)駕駛室左右高度差的放大系數(shù)K1=2 490/1 200=2.08。當(dāng)左右駕駛室前懸壓縮高度相差7.3 mm時(shí)，影響到駕駛室高低差為15.18 mm（7.3×2.08=15.18 mm），占設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的50.6%。為了降低駕駛室左右高度差，我們需要從設(shè)計(jì)上進(jìn)行改變：調(diào)整駕駛室總成左右重心分布或調(diào)整駕駛室左右懸置彈簧剛度（左右剛度不同），完善設(shè)計(jì)規(guī)范。

2 底盤懸架板簧壓縮量

2.1 板簧弧高分析

板簧弧高，是鋼板彈簧主片上表面與兩端（不包括卷耳孔半徑）連線間的最大高度差[3]，根據(jù)國(guó)標(biāo)《鋼板彈簧（GB/T 19844—2005）》的要求，鋼板彈簧總成在靜載荷下的弧高偏差不大于±6 mm，重型汽車不大于±8 mm;這里取±6 mm進(jìn)行簡(jiǎn)易計(jì)算分析。

已知前橋板簧距為850 mm，可以計(jì)算出鋼板彈簧對(duì)駕駛室左右高度差的放大系數(shù)K2=2 490/850=2.93。當(dāng)鋼板彈簧總成在靜載荷下的弧高偏差為±6 mm時(shí)，影響到駕駛室高低差為±17.58 mm（±6x2.93=±17.58 mm）。

可知，此時(shí)駕駛室左右高低車為2×17.58=35.16 mm，已超出設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的30 mm，說(shuō)明我們需要對(duì)靜載荷下的弧高偏差進(jìn)行控制;然而，通過(guò)與國(guó)內(nèi)主流板簧廠家溝通，限于目前國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)工藝水平;同一批次板簧靜載荷下的弧高偏差只能控制在±6 mm，否則報(bào)廢率太高。為此，需要板簧廠家對(duì)鋼板彈簧靜載荷下的弧高進(jìn)行100%測(cè)量，按±1 mm進(jìn)行分組打包，并做好標(biāo)識(shí)，降低駕駛室左右高度差。實(shí)施該項(xiàng)規(guī)定后，駕駛室左右高度差為5.86 mm。

2.2 板簧壓縮量分析

為了準(zhǔn)確地了解整車前軸左右輪的受力分布情況，我們將故障車輛開上檢測(cè)平臺(tái)進(jìn)行軸荷測(cè)量，所得結(jié)果為左前輪比右前輪重115 kg，同時(shí)我們知道鋼板彈簧的夾緊剛度為385 N/mm。

如圖2所示，以一軸為研究對(duì)象，作力矩平衡方程：

（F左輪-F右輪）L1=（F左簧-F右簧）L2（1）

已知前輪距：2×L1=2 010 mm，板簧距：2×L2=850 mm。

由式（1）可得：

（F左簧-F右簧）=（F左輪-F右輪）L1/L2=（M左輪-M右輪）gL1/L2

=115×9.8×1 050/425=2784.4 N

根據(jù)胡克定律F=k△x;已知k=3 855 N/mm，可知：

△x=F/k=2 784.4/385=7.2 mm

結(jié)合鋼板彈簧對(duì)駕駛室左右高度差的分析可知，由于整車布置造成前軸左右鋼板彈簧受力不均而呈現(xiàn)出左右板簧壓縮量不等，壓縮量之差為7.2 mm;它將造成駕駛室左右高度差為7.2×2.93=21.1 mm，占設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的70.3%。

綜上分析，為了降低駕駛室左右高度差，我們還需從設(shè)計(jì)上進(jìn)行調(diào)整：調(diào)整左右鋼板彈簧的剛度（左右剛度不同）或在左邊鋼板彈簧下增加一塊5 mm的墊板等。

3 改善措施

結(jié)合本文分析，造成駕駛室左右高度差主要的因素是駕駛室懸置和底盤鋼板板簧，因此我們需要重點(diǎn)對(duì)這兩個(gè)部件進(jìn)行控制和調(diào)整。

（1）從設(shè)計(jì)上明確駕駛室懸置左右彈簧剛度不同，左大右小，確保駕駛室總成在裝配前是水平的。

（2）要求鋼板彈簧廠家對(duì)鋼板彈簧總成進(jìn)行分組打包，要求同一包鋼板彈簧總成在靜載荷下的弧高偏差不大于±1 mm，同時(shí)做好標(biāo)記。

（3）要求樣車裝配時(shí)，左邊板簧靜載荷下的弧高比右邊大7 mm或者每軸采用同一包鋼板彈簧總成（需在左邊鋼板彈簧總成與“工”字梁之間增加一塊5 mm的墊板）。

采用上述措施后，預(yù)計(jì)駕駛室左右高度差為9.29～18.46 mm，滿足整車設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)≤30 mm（見表3）。綜上分析及實(shí)際裝車驗(yàn)證，通過(guò)上述措施改善，駕駛室左右高度差得到了很好的解決。

4 小結(jié)

為解決駕駛室左右高度差超標(biāo)而影響整車顏值和駕乘感等問(wèn)題，本文研究了由于駕駛室總成重心不對(duì)中而對(duì)駕駛室左右懸置的影響，以及鋼板彈簧總成靜載荷下的弧高偏差和整車前軸左右輪承載力不同對(duì)鋼板彈簧弧高的影響;通過(guò)上述分析，提出了需對(duì)駕駛室懸置彈簧剛度左右設(shè)計(jì)不同、對(duì)鋼板彈簧總成進(jìn)行分選，以及通過(guò)在鋼板彈簧總成與“工”字梁之間添加墊板（“VOLVO”某款商用車也是利用左邊墊塊比右邊高5 mm處理駕駛室左右高度差問(wèn)題）等措施解決駕駛室左右高度差。

本文的研究?jī)?nèi)容可為商用車系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供參考，具有實(shí)際的工程價(jià)值和意義，但由于作者水平不夠，在有限的時(shí)間和條件下，還有一些工作需要進(jìn)一步探索和完善。例如：零件設(shè)計(jì)時(shí)，在圖紙上關(guān)鍵尺寸是存在公差的，沒(méi)有對(duì)影響駕駛室左右高度差進(jìn)行尺寸鏈分析，沒(méi)有得出零部件關(guān)鍵尺寸存在公差對(duì)駕駛室左右高度差的影響。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]傳化公益慈善研究院“中國(guó)卡車司機(jī)調(diào)研課題組”.中國(guó)卡車司機(jī)調(diào)查報(bào)告NO.1[M].北京：社會(huì)科學(xué)文獻(xiàn)出版社，2018.

[2]GB 7258—2017，機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件[S].

[3]王望予.汽車設(shè)計(jì)[M].第4版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.